理想气体混合物与湿空气

1、第二部分 工质的热力性质 第七章 理想气体混合物与湿空气,本章提要: 本章讲述理想气体混合物的性质，给出了理想气体混合物的热力学能、焓、比热容和熵的计算方法。介绍了湿空气的特性以及工程上常见的湿空气过程，举例说明了湿空气过程的具体分析计算。,第二部分 工质的热力性质 第七章 理想气体混合物与湿空气,本章要求: 1 理解混合物的成分、摩尔质量和气体常数的定义及相互关系，掌握质量成分和摩尔成分的换算方法。 2掌握理想气体混合物的热力学能、焓、比热容和熵的计算方法，理解分压力、分容积的定义及特性。 3理解湿空气的特点以及描述湿空气的参数和概念，了解干湿球温度计的特点。 4知道工程上常见的湿空气过程的

2、特点，能灵活应用焓湿图对常见的湿空气过程过程进行分析、计算和研究。,第七章 理想气体混合物与湿空气,混合物是由化学结构不同的多种单元物质组成的集合体，其中每一种单元物质称为一种组元。混合物是多元系。 工程中，混合物有广泛的应用。例如，锅炉中的烟气，燃气轮机和内燃机的燃气，都是由不同气体组成的混合气体。空节设备中的空气调节，冷却水塔中的水冷却。化学工程中遇到的混合物及其过程，更多。 混合物的热力性质与其组成有关，即与其包含的各种组元的性质，以及它们在混合物中所占的数量比率(分数)有关。研究这种关系是研究混合物性质的主要内容。混合物的组成是变化无穷的，其性质也是多种多样的，因而混合物性质的研究是热

3、力学的一个相当广阔的研究领域。理想气体混合物中的各组元气体以及混合物整体，都遵循理想气体状态方程式，都具有理想气体的一切特性。,71 混合物的成分及气体常数,混合物中各组元的份量叫做混合物的成分。常用的表示方法有质量成分、摩尔成分等。 一 质量分数 第i种组元的质量分数wi就是该组元的质量mi与混合物的总质量m之比值 二 摩尔分数 第i种组元物质的量ni与混合物质的量n之比值，称为该组元的摩尔分数，用xi表示,71 混合物的成分及气体常数,三 混合物的摩尔质量 混合物的总质量与其物质的量的比是混合物的摩尔质量，用符号M表示 四 混合物的气体常数 摩尔气体常数R与混合物的摩尔质量M的比值是混合物

4、的气体常数Rg,71 混合物的成分及气体常数,五 换算关系 同一混合物的摩尔分数与质量分数不同，这是由各组分的摩尔质量不同引起的,72 分压定律与分容积定律,一 分压力与分压定律 当混合气体中第i种组元气体(ni摩尔)单独占有与混合物相同的容积V，并处于与混合物相同的温度T时，所呈现的压力叫做该组元的分压力，用pi表示 理想气体混合物的总压力p 等于各组元气体分压力pi之 总和。这个关系称为道尔顿分压定律,72 分压定律与分容积定律,二 分体积与分体积定律 某一种组元(ni摩尔)单独存在，并处于混合物温度T和压力p时所占有的体积称为该组元的分体积，用Vi表示 理想气体混合物的总体积 等于各组元

5、气体分体积之 和。这个关系称为分体积定律,73 理想气体混合物有关参数的计算,理想气体的分子自身不占有体积，分子间无相互作用力。因此可以设想，在占有体积V、处于温度T的理想气体混合物中，任一种组元所处的状态不受其它组元存在的影响，而与它单独占有体积V，并处于温度T和各自的分压力pi时的状态是一样的 理想气体混合物中每一种组元的参数（如热力学能及熵），可以按其作为单元物质时的参数计算 混合物的热力学能及熵，按照它们的可加性分别是各组元热力学能及熵的总和,73 理想气体混合物有关参数的计算,一 热力学能和焓的计算 在一定温度下，理想气体混合物的热力学能、焓和比热容分别是各组元气体在同一温度下的热力

6、学能、焓和比热容按成分的加权平均值。在计算比参数时，按质量分数加权平均；在计算摩尔热力学能、摩尔焓、摩尔热容时，按摩尔分数加权平均,73 理想气体混合物有关参数的计算,二 混合物熵的计算 理想气体熵不只是温度的函数，还与压力(或比体积)有关。1kg(或1mol)处于温度T、压力p的理想气体混合物，可设想成为其中各组元分别处于混合物温度T及各自的分压力pi的状态 。 由于熵具有可加性，因此混合物的熵为各组元熵之和 注意，上式等号右端各组元气体的熵是在各自分压力pi下计算的，不要误为是混合物总压力p下的计算值,73 理想气体混合物有关参数的计算,73 理想气体混合物有关参数的计算,73 理想气体混

7、合物有关参数的计算,74 湿空气及其状态参数,一 湿空气的特点 湿空气是指干空气与水蒸气的混合物 湿空气的特点蒸汽在一定条件下将发生集态的变化 假定： (1) 把气相混合物看作是理想气体混合物，即无论是其中的干空气或水蒸气，或混合物整体，均按理想气体性质计算； (2) 当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相中不包含溶解的空气； (3) 空气的存在，不影响蒸汽与其凝聚相之间的相平衡。,74 湿空气及其状态参数,二 描述湿空气的参数 脚标“v”表示该参数属于水蒸气，“a”表示属于干空气，“s”表示是水蒸气的饱和参数，不加脚标的量表示属于整个湿空气 1 绝对湿度 在一定温度下，湿空气中水蒸气的分压力愈

8、高，其绝对湿度愈大。 2 相对湿度 相对湿度的数值在0100%的范围内,74 湿空气及其状态参数,二 描述湿空气的参数 3 饱和蒸汽压ps和露点温度Td 在绝热的条件下向湿空气加 入水分并尽其蒸发，也可使空 气达到饱和空气状态，如图中 1-w 线所示。这样达到的饱和 状态称为绝热饱和状态，相应 的温度称为绝热饱和温度。,74 湿空气及其状态参数,二 描述湿空气的参数 4 含湿量d 5湿空气的焓 考虑到湿空气中水蒸气的质量经常变化的，而干空气的质量是稳定的，所以湿空气的比焓h是相对于单位质量的干空气而言的,75 干湿球温度计,1 应用干-湿球温度计是测定空气相对湿度或含湿量的较简便的方法 2 湿

9、空气的湿球温度与绝热饱和温度数值很接近,76 焓湿 图,一 定含湿量d，定蒸汽分压力pv，定露点温度td 二 定焓h、定湿球温度tw 三 定干球温度t 四 定相对湿度各组线簇,76 焓湿 图,一 定含湿量线簇： 定d 线是一垂直线 定d 线也就是定pv线 垂直线簇又是定td线簇,76 焓湿 图,二 定焓线簇： 定h 线作为定tw线,76 焓湿 图,三 定温(干球温度)线： 定温线是一组斜率为正的斜直线。随着温度值的增大，斜率亦逐渐增大,76 焓湿 图,三 定相对湿度线： 饱和空气的干球湿度t、湿球温度tw和露点温度td是同一个数值,76 焓湿 图,四 焓湿 图使用 已知： t36 相对湿度20 确定：含湿量d，蒸汽分压力pv，露点温度td 焓h、湿球温度tw,77 湿空气过程,焓变化量与含湿量变化量的比值称为热湿变化比，用e 表示 一 加热或冷却过程 q = h1 - h2,77 湿空气过程,焓变化量与含湿量变化量的比值称为热湿变化比，用e 表示 二 绝热加湿 又称为蒸发冷却过程