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第第8章章湿湿 空空 气气(Wet Air)2024/7/292024/7/292 2/97/978-1 理想气体混合物热力过程中的工质大都为气体混合物例：锅炉烟气例：锅炉烟气 CO2,CO,H2O,N2 燃气轮机中的燃气燃气轮机中的燃气空调工程中的湿空气空调工程中的湿空气水蒸气含量低，稀薄，当作理想气体水蒸气含量低，稀薄，当作理想气体水蒸气含量可变化，单独研究水蒸气含量可变化，单独研究理想气体的混合物仍为理想气体理想气体的混合物仍为理想气体 2024/7/292024/7/293 3/97/971.理想混合气体的假拟分子理想混合气体的假拟分子 假假想想理理想想气气体体由由某某单单一一分分子子（假假拟拟分分子子）组组成成，分分子子数数等等于于混混合合气气体体中中各各组组元元分分子子之之和和，分分子子的总质量等于各组元的分子质量之和的总质量等于各组元的分子质量之和。2024/7/292024/7/294 4/97/972.混合气体的千摩混合气体的千摩尔质量和折算气体常数量和折算气体常数 混混合合气气体体由由k种种成成分分（组组元元）组组成成，各各组组元元的的千千摩摩尔尔数数分分别别为为n1,n2,nk；混混合合气气体体相相应应于于其其假假拟拟分分子子的千摩尔数为的千摩尔数为n，则，则 混合气体的千摩尔数混合气体的千摩尔数 混合气体假拟千摩尔数等于各组元千摩尔数之和混合气体假拟千摩尔数等于各组元千摩尔数之和。2024/7/292024/7/295 5/97/97各组元的质量分别为各组元的质量分别为m1，m2，mk kg千摩尔质量分别为千摩尔质量分别为M1，M2，Mk kg/kmol 混混合合气气体体质质量量为为m kg，折折算算千千摩摩尔尔质质量量为为Meq kg/kmol，由质量守恒定律，由质量守恒定律 混合气体的假拟（折算）千摩尔质量混合气体的假拟（折算）千摩尔质量 混合气体的折算气体常数混合气体的折算气体常数 2024/7/292024/7/296 6/97/973.混合气体中各混合气体中各组元的分元的分压力力Pi 定定义：在在混混合合气气体体的的温温度度下下，各各组元元单独独占占有有混混合气体的合气体的总容容积时相相应具有的具有的压力力 p T Vp T Vp T Vp T V分分压力力pi2024/7/292024/7/297 7/97/97道道尔顿（Dolton）定定律律：混混合合气气体体的的总压力力等等于于各各组元分元分压力之和力之和 道尔顿分压定律道尔顿分压定律 以分压力表达的第以分压力表达的第i 组元的状态方程组元的状态方程 PiV=miRgiT PiV=niRT 及及2024/7/292024/7/298 8/97/974.混合气体中各混合气体中各组元的分容元的分容积Vi 分分容容积定定义：在在混混合合气气体体的的温温度度下下，当当某某组元元的的压力等于混合气体的力等于混合气体的总压力力时，相，相应具有的容具有的容积p T Vp T Vp T Vp T V分容积分容积Vi2024/7/292024/7/299 9/97/97 混合气体分容积定律混合气体分容积定律 亚美美格格(Amagat)定定律律：混混合合气气体体的的总容容积等等于于各各组元元分容分容积之和之和 PVi=niRT 以分容积表达的第以分容积表达的第i组元的状态方程组元的状态方程 PVi=miRgiT PVi=niRT 及及 2024/7/292024/7/291010/97/975.混合气体的成分混合气体的成分 质量成分质量成分 定定义：各：各组元在混合气体元在混合气体总质量中所占有的份量中所占有的份额 m=m1+m2+mk 令令 w1+w2+wk=1 wi为为 i 组分的质量份额组分的质量份额 质量守恒质量守恒2024/7/292024/7/291111/97/97 容积成分容积成分 各各组元的分容元的分容积在混合气体在混合气体总容容积中所占的份中所占的份额 V=V1+V2+Vk 令令 1+2+k=1 i为为 i 组分的容积份额组分的容积份额 2024/7/292024/7/291212/97/97 千摩尔成分千摩尔成分 定定义：各各组元元千千摩摩尔数数在在混混合合气气体体总千千摩摩尔数数中中所所占有的份占有的份额 n=n1+n2+nk 令令 x1+x2+xk=1 xi为为 i 组分的千摩尔份额组分的千摩尔份额 2024/7/292024/7/291313/97/976.混合气体的分混合气体的分压力与其成分的关系力与其成分的关系 混合气体各种成分的换算混合气体各种成分的换算 PVi=miRg,iTPV=mRg,eqT 对对混合气体混合气体及其第及其第i种组分，可分别写出种组分，可分别写出 另外，根据另外，根据V=n Vm，应有，应有2024/7/292024/7/291414/97/97同温同压下任何同温同压下任何1千摩尔气体有相同容积千摩尔气体有相同容积 Vmi=Vm 混合气体的容积成分与千摩尔成分相同混合气体的容积成分与千摩尔成分相同 混合气体各种成分间的换算关系为混合气体各种成分间的换算关系为:因为因为 气体常数与千摩尔质量成反比气体常数与千摩尔质量成反比 2024/7/292024/7/291515/97/97 各组分的分压力与成分的关系各组分的分压力与成分的关系 对于混合气体中的对于混合气体中的同一组元同一组元，有，有 可见可见 在在锅锅炉炉的的热热力力计计算算中中使使用用旧旧工工程程单单位位制制时时，由由于于烟烟气气的的总总压压力力接接近近等等于于1bar 或或1at，因因而而往往往往直直接接将将烟烟气气中某一组分的容积份额当作其分压力中某一组分的容积份额当作其分压力 2024/7/292024/7/291616/97/977.混合气体的比混合气体的比热容、容、热力学能、力学能、焓和和熵 混合气体的比热容混合气体的比热容 当当混混合合气气体体温温度度升升高高1 时时，所所有有组组元元的的温温度度均均同同时时升高升高1混合气体所吸的热量，等于各组元吸热量之和混合气体所吸的热量，等于各组元吸热量之和 一定质量混合气体的吸热量一定质量混合气体的吸热量可见混合气体的比热容可见混合气体的比热容 kJ/(kg K)2024/7/292024/7/291717/97/97同理可得同理可得 kJ/(Nm3 K)；kJ/(kmolK)混合气体的体积热容混合气体的体积热容 混合气体的千摩尔热容混合气体的千摩尔热容 2024/7/292024/7/291818/97/97 混合气体的热力学能混合气体的热力学能热力学能为热力学能为广延参数广延参数 混合气体的热力学能应为其各组元热力学能之和混合气体的热力学能应为其各组元热力学能之和 kJ/kg 混合气体的焓混合气体的焓 kJ/kg 其它成分其它成分下的计算方法，下的计算方法，依此类推依此类推 2024/7/292024/7/291919/97/97 混合气体的熵混合气体的熵 系统的熵是系统的熵是广延参数广延参数 混合气体的熵应为其各组元的熵之和混合气体的熵应为其各组元的熵之和 对于比熵：对于比熵：熵不仅是温度的函数熵不仅是温度的函数对第对第i组元组元对混合气体对混合气体kJ/(kgK)kJ/(kgK)当气体的状态按当气体的状态按(T,P)给定给定2024/7/292024/7/292020/97/97注意：注意：wii组元的质量份额组元的质量份额 Pii组元的分压力组元的分压力同种气体分子同种气体分子不可辨认不可辨认 同温同压同温同压（即状态相同）下（即状态相同）下同种同种气体气体相混相混不会引起系统的熵变不会引起系统的熵变 不同种不同种气体相混则会引起系统的气体相混则会引起系统的熵变熵变 不要引用分压力的概念不要引用分压力的概念不要引用上式进行熵变计算不要引用上式进行熵变计算 2024/7/292024/7/292121/97/97l例8-1:锅炉燃烧产生的烟气中，按容积分数二氧化碳占12%，氮气占80%，其余为水蒸气。假定烟气中水蒸气可视为理想气体，试求：（1）烟气折合千摩尔质量和折合气体常数；（2）各组元的质量分数；（3）若已知烟气的压力为0.1MPa，试求烟气中水蒸气的分压力。可求得烟气的折合千摩尔质量为：可求得烟气的折合千摩尔质量为：解：（解：（1）按题意：）按题意：2024/7/292024/7/292222/97/97折合气体常数为：折合气体常数为：（2）各组元的质量分数：）各组元的质量分数：2024/7/292024/7/292323/97/97（3）可求得烟气中水蒸气的分压力：）可求得烟气中水蒸气的分压力：2024/7/292024/7/292424/97/97AB例例8-28-2（补补充充题题 ）绝绝热热刚刚性性容容器器用用隔隔板板分分成成A A、B B两两部部分分。A A的的容容积积V VA A=0.4m0.4m3 3,内内有有0.4MPa0.4MPa、1515的的氧气氧气；B B中有同样压力和中有同样压力和温温度度的的氮氮气气，体体积积V VB B=0.6m=0.6m3 3 。现现抽抽去去隔隔板板让让两两部部分分气气体体混混合合，求求：混混合合后后容容器器内内气气体体的的温温度度和和压压力力；试试分分析析容容器器内内气气体体的的状状态态是是否否发生了变化。发生了变化。2024/7/292024/7/292525/97/97解：解：Q=0；W=0 U=0取容器内全部气体为系统，并视为理想气体取容器内全部气体为系统，并视为理想气体 按题意，应有按题意，应有 即即 题给题给，混合后对各组元又应有混合后对各组元又应有 因此因此 2024/7/292024/7/292626/97/97又，由道尔顿定律又，由道尔顿定律 因为因为 所以所以 由于由于 所以所以；可见混合后容器内气体的温度和压力都不改变可见混合后容器内气体的温度和压力都不改变 2024/7/292024/7/292727/97/97 A、B气体的质量各为气体的质量各为 已知已知 因此，混合引起的气体熵变为因此，混合引起的气体熵变为 2024/7/292024/7/292828/97/97气气体体的的熵熵有有了了变变化化，可可见见混混合合后后容容器器内内气气体体的的状状态态发发生了变化生了变化 提提示示：这这里里使使用用的的是是分分压压力力对对应应的的总总容容积积，不不是是分分容积；容积；通通过过确确定定混混合合后后两两种种组组元元分分压压力力的的办办法法亦亦可可求求得气体的熵变，但过程要得气体的熵变，但过程要复杂复杂些。些。理想气体混合物计算：理想气体混合物计算：8-3,8-58-3,8-58.2 湿空气的基本概念湿空气的基本概念 湿空气湿空气 干空气干空气不含水蒸气的空气不含水蒸气的空气 湿空气湿空气含有水蒸气的空气含有水蒸气的空气 湿湿空空气气中中所所含含的的水水蒸蒸气气非非常常稀稀薄薄，通通常常分分压压力力只只有有数数百帕，可视为理想气体百帕，可视为理想气体视湿空气为视湿空气为理想气体混合物理想气体混合物 湿空气的总压力湿空气的总压力 P=Pa+Pv Pa干空气的分压力；干空气的分压力；Pv 水蒸气的分压力水蒸气的分压力 工工程程上上用用作作工工质质的的湿湿空空气气通通常常就就是是大大气气，这这时时，它它的的总压力就等于大气压力总压力就等于大气压力Pb 湿空气与一般理想混合湿空气与一般理想混合气体的气体的最大区别最大区别是水蒸是水蒸气的成分可能变化。气的成分可能变化。未饱和湿空气和饱和湿空气未饱和湿空气和饱和湿空气 未饱和湿空气未饱和湿空气 未饱和湿空气未饱和湿空气干空气与干空气与过热水蒸气过热水蒸气的混合物的混合物当湿空气的状态为当湿空气的状态为P，V，t 水蒸气状态应为水蒸气状态应为Pv，V，t 相应的比体积为相应的比体积为vv，密度为，密度为 v 对应于湿空气的温度对应于湿空气的温度t水蒸气有饱和压力水蒸气有饱和压力Ps；饱和密度（；饱和密度（）对应于水蒸气的分压力对应于水蒸气的分压力Pv 水蒸气有饱和温度水蒸气有饱和温度ts(即露点即露点)未饱和湿空气未饱和湿空气中的水蒸气为中的水蒸气为过热蒸汽过热蒸汽 Pv Ps v v ）t ts 对于一定温度对于一定温度(t)的未饱和湿空气的未饱和湿空气 sTPvtPs若有水蒸气不断加入到其中若有水蒸气不断加入到其中PvPv=Ps成为成为饱和湿空气饱和湿空气 此后若再有水蒸气加入其中，将以液态水的形式析出此后若再有水蒸气加入其中，将以液态水的形式析出 饱和湿空气饱和湿空气 饱和湿空气饱和湿空气干空气与饱和水蒸气的混合物干空气与饱和水蒸气的混合物 饱和湿空气中的水蒸气为饱和湿空气中的水蒸气为饱和水蒸气饱和水蒸气 Pv Ps v （即（即vv v ）t ts综合未饱和湿空气与饱和湿空气两种情况综合未饱和湿空气与饱和湿空气两种情况 湿空气温度所对应的饱和密度湿空气温度所对应的饱和密度 应是应是给定温度给定温度下下湿空气中可能具有的最大水蒸气密度湿空气中可能具有的最大水蒸气密度 v,max 饱和湿空气没有吸湿能力（干燥能力）！饱和湿空气没有吸湿能力（干燥能力）！露点露点(dew point)对于温度对于温度 t 一定的一定的未饱和未饱和湿空气湿空气Pv Ps 若保持水蒸气的分压力若保持水蒸气的分压力Pv不变不变对应的饱和压力对应的饱和压力(Ps)不断降低不断降低 tsTPvtPsPv=Ps 成为成为饱和湿空气饱和湿空气，到达，到达d点状态点状态 d 此此后后湿湿空空气气若若再再继继续续受受到到冷冷却却，温温度度继继续续下下降降，其其中中部部分分水水蒸蒸气气将将会会发发生生凝凝结结而而析析出出水水分分（液液态态水水），这这种种现象称为现象称为结露结露 结结露露时时湿湿空空气气中中的的水水蒸蒸气气分分压压力力Pv将将下下降降，但但始始终终保保持为饱和蒸汽持为饱和蒸汽ts tssTPvtPsdtd露露点点d保保持持湿湿空空气气中中水水蒸蒸气气分分压压力力P Pv v不不变变的的情情况况下下，使使湿湿空空气气不不断断冷却至开始结露时的状态冷却至开始结露时的状态 露露点点温温度度td即即湿湿空空气气中中水水蒸蒸气气的的分分压力压力P Pv v所对应的饱和温度所对应的饱和温度 只只要要能能够够测测定定出出湿湿空空气气的的露露点点便便可可从从饱饱和和水水蒸蒸气气表表中中查得该湿空气中的水蒸气分压力查得该湿空气中的水蒸气分压力 露点可以利用露点可以利用点露仪点露仪或或湿度计湿度计来测定来测定 锅锅炉炉中中烟烟气气在在尾尾部部受受热热面面上上发发生生结结露露时时将将会会造造成成尾尾部部受热面的严重腐蚀和积灰堵塞，因而是需要注意防止的受热面的严重腐蚀和积灰堵塞，因而是需要注意防止的 2.2 湿空气的状态参数湿空气的状态参数 绝对湿度和相对湿度绝对湿度和相对湿度 绝对湿度绝对湿度 绝对湿度绝对湿度1m3 湿空气中所含有的水蒸气质量湿空气中所含有的水蒸气质量 湿湿空空气气的的湿湿度度指指的的是是空空气气中中所所含含的的水水蒸蒸气气分分量量，而而不不是指液态水的含量是指液态水的含量 绝对湿度就是湿空气中的水蒸气密度绝对湿度就是湿空气中的水蒸气密度 v 对于饱和湿空气对于饱和湿空气 湿空气中的水蒸气可视为理想气体湿空气中的水蒸气可视为理想气体 Pvvv=Rg,vT一定温度下，湿空气的绝对湿度与其中一定温度下，湿空气的绝对湿度与其中所含的水蒸气分压力成正比所含的水蒸气分压力成正比(v Pv)当湿空气达到饱和时，其绝对湿度将达到最大值当湿空气达到饱和时，其绝对湿度将达到最大值 式中，式中，Ps对应于湿空气温度对应于湿空气温度T 的水蒸气饱和压力的水蒸气饱和压力 一一些些参参考考书书给给出出的的0.1MPa时时饱饱和和空空气气的的状状态态参参数数中中所所列列出出的的水水蒸蒸气气压压力力就就是是低低温温下下对对应应的的饱饱和和水水蒸蒸气气压力压力 相相对湿度对湿度 通通常常多多半半从从水水分分蒸蒸发发速速度度快快慢慢的的角角度度出出发发来来评评判判空空气气的湿度，其实这是指空气的相对湿度大小的湿度，其实这是指空气的相对湿度大小 相对湿度相对湿度一定温度下的湿空气绝对湿度一定温度下的湿空气绝对湿度对同温度下的饱和湿空气绝对湿度之比对同温度下的饱和湿空气绝对湿度之比 一一定定温温度度下下，当当未未饱饱和和湿湿空空气气逐逐渐渐过过渡渡到到饱饱和和湿湿空空气气状态时，将失去吸湿（干燥）能力状态时，将失去吸湿（干燥）能力 饱饱和和湿湿空空气气中中的的水水蒸蒸气气含含量量不不可可能能再再增增加加，其其绝绝对对湿湿度是同温度下湿空气绝对湿度的最大值度是同温度下湿空气绝对湿度的最大值 相对湿度相对湿度 在在0 100%（即（即0 1）之间取值）之间取值 由于一定温度下绝对湿度与水蒸气的分压力由于一定温度下绝对湿度与水蒸气的分压力Pv 成正比成正比 相对湿度是湿空气的一个重要参数相对湿度是湿空气的一个重要参数 对于干空气：对于干空气：=0；对于饱和湿空气：对于饱和湿空气：=100%例例8-3 已已知知湿湿空空气气的的温温度度t和和相相对对湿湿度度 。试试说说明明根根据据已已知条件计算求解该湿空气露点的方法知条件计算求解该湿空气露点的方法 答：答：根据根据t由饱和水蒸气表查出饱和水蒸气压力由饱和水蒸气表查出饱和水蒸气压力Ps；根据根据Pv=Ps，算出此时的水蒸气分压力；，算出此时的水蒸气分压力；根据该水蒸气分压力根据该水蒸气分压力Pv，由饱和水蒸气表查得对，由饱和水蒸气表查得对应的饱和水蒸气温度，即为该湿空气的露点应的饱和水蒸气温度，即为该湿空气的露点td 含湿量含湿量 含湿量含湿量(d)湿空气中相应于湿空气中相应于1 kg干空气所含有的水蒸气质量干空气所含有的水蒸气质量式中式中mv m kg 湿空气中含有的水蒸气质量湿空气中含有的水蒸气质量,kg；ma m kg湿空气中含有的干空气质量，湿空气中含有的干空气质量，kgm=mv+ma 由由；(a)(b)根据理想气体状态方程根据理想气体状态方程PV=mRgT；(a)(c)Rg,a=0.28714 kJ/(kgK)；Rg,v=0.4616 kJ/(kgK)式中式中当湿空气为当湿空气为大气大气时，有时，有Pa=Pb Pv(d)Pb接近为常数接近为常数d=f(Pv)总压力一定时，含湿量对应着一定的水蒸气分压力总压力一定时，含湿量对应着一定的水蒸气分压力 Pv=Ps 由由(d)(e)式中式中Ps为对应于湿空气温度为对应于湿空气温度T的饱和水蒸汽压力，因此的饱和水蒸汽压力，因此该式说明：该式说明：湿空气的总压力湿空气的总压力P和温度和温度T一定时，含湿一定时，含湿量量d 对应着一定的相对湿度对应着一定的相对湿度 式式(e)还还表表明明，当当湿湿空空气气温温度度所所对对应应的的水水蒸蒸气气饱饱和和压压力力Ps等等于于其其总总压压力力P时时，或或说说，当当湿湿空空气气的的温温度度等等于于其其总总压压力所对应的饱和温度时力所对应的饱和温度时 d=f()水水蒸蒸气气分分压压力力不不可可能能大大于于总总压压力力，因因此此温温度度超超过过总总压压力所对应的饱和温度时，恒有力所对应的饱和温度时，恒有Pv=P 该函数关系该函数关系d=f()维持不变维持不变 根根据据我我国国历历年年来来的的平平均均气气象象资资料料，锅锅炉炉行行业业中中取湿空气的含湿量取湿空气的含湿量d=0.01 kg/(kg干空气干空气)。以以上上式式a e是是分分别别使使用用于于不不同同情情况况的的含含湿湿量量表表达达式式 锅锅炉炉专专业业资资料料中中给给出出的的空空气气参参数数实实际际上上为为相相应应含湿量下的湿空气参数含湿量下的湿空气参数。焓焓 湿空气的比焓湿空气的比焓相应于相应于1kg干空气的湿空气焓值干空气的湿空气焓值 即即1 kg干空气的焓与相应含有的干空气的焓与相应含有的d kg水蒸气的焓之和水蒸气的焓之和h=ha+dhv kJ/kg(干空气干空气)ha干空气的比焓干空气的比焓 ha=cpt 式中式中取空气比热容为定值取空气比热容为定值hv水蒸气的比焓水蒸气的比焓 cp=1.005 kJ/(kg)；且；且 t=0时时 ha=0 ha=cpt 对水蒸气有经验公式对水蒸气有经验公式hv=2501+1.86 tha=cpt hv=2501+1.86 t2501为为0时的饱和水蒸气焓值，时的饱和水蒸气焓值，kJ/kg 1.86为水蒸气的平均定压比热容，为水蒸气的平均定压比热容，kJ/(kg)式中式中h=1.005 t+d(2501+1.86 t)kJ/kg 理理论论上上可可以以利利用用绝绝热热饱饱和和器器测测定定湿湿空空气气的的绝绝热热饱饱和和温温度度，然然后后通通过过质质量量和能量平衡关系确定湿空气的含湿量和能量平衡关系确定湿空气的含湿量d 补充水补充水132Tw绝热饱和器绝热饱和器最终达到最终达到热力学平衡热力学平衡 未饱和湿空气流过绝热饱和器未饱和湿空气流过绝热饱和器 在出口处成为在出口处成为饱和湿空气饱和湿空气，温度与器内的，温度与器内的水温相等水温相等 过程中不断补充器内因蒸发而减少的水分，并保持器过程中不断补充器内因蒸发而减少的水分，并保持器中的水温均匀且恒定不变中的水温均匀且恒定不变 与水良好接触，交换热量和质量，与水良好接触，交换热量和质量，出口处的湿空气温度将较进口处的为低出口处的湿空气温度将较进口处的为低 绝热饱和温度绝热饱和温度Tw 在绝热饱和器中经历绝热饱和过程后所达到的温度在绝热饱和器中经历绝热饱和过程后所达到的温度 绝热饱和温度绝热饱和温度Tw和湿球温度和湿球温度Tw sTPvT1PsTw123 湿空气的绝热饱和过程如图示湿空气的绝热饱和过程如图示 绝热饱和过程绝热饱和过程 视绝热饱和器为稳态稳流装置视绝热饱和器为稳态稳流装置忽略进、出口间空气流动的动能变忽略进、出口间空气流动的动能变化和重力位能变化化和重力位能变化 应有能量平衡方程应有能量平衡方程 进进口口处处的的湿湿空空气气温温度度T1，含含湿湿量量d1，相相应应的的水水蒸蒸气气比比焓焓hv1，干干空空气气流率流率，比焓，比焓ha1 进入绝热饱和器时的湿空气焓进入绝热饱和器时的湿空气焓 补充水补充水132Tw绝热饱和器绝热饱和器出出口口处处湿湿空空气气与与器器中中的的水水温温同同为为Tw，所所含含为为饱饱和和水水蒸蒸气气，比比焓焓h；含含湿量为湿量为d3；干空气的比焓为；干空气的比焓为ha3 流出绝热饱和器时的湿空气焓流出绝热饱和器时的湿空气焓 过程中干空气流率不改变过程中干空气流率不改变补充水流率应为补充水流率应为已假定绝热饱和器内水温均匀，出口又处于饱和状态已假定绝热饱和器内水温均匀，出口又处于饱和状态 补充水的比焓可按饱和水的焓补充水的比焓可按饱和水的焓h 计算计算 进入绝热饱和器的补充水焓进入绝热饱和器的补充水焓 补充水补充水132Tw绝热饱和器绝热饱和器 利用所获结果，绝热利用所获结果，绝热饱和器的能量平衡式可饱和器的能量平衡式可改写为改写为 绝热饱和器进口处的湿空气温度绝热饱和器进口处的湿空气温度T1、水温、水温Tw均可用温度均可用温度计测定；计测定；ha1、ha3、hv1可参照前节讨论的内容确定；饱可参照前节讨论的内容确定；饱和水比焓和水比焓h、水的汽化热水的汽化热r=(h”h )、d3都可据都可据Tw确定确定 可确定进入绝热饱和器时的湿空气含湿量可确定进入绝热饱和器时的湿空气含湿量d1 绝绝热热饱饱和和温温度度Tw是是湿湿空空气气的的一一个个状状态态参参数数。对对于于一一定定的湿空气仅取决于湿空气的含湿量的湿空气仅取决于湿空气的含湿量d 测测定定湿湿空空气气含含湿湿量量的的简简易易方方法法是是使使用用干干-湿湿球球温温度度计计测定其湿球温度测定其湿球温度Tw 用以代替绝热饱和温度用以代替绝热饱和温度 Tw 干干-湿湿球球温温度度计计由由两两支支完完全全相相同同而而又又相互独立的普通温度计组成相互独立的普通温度计组成干干球球温温度度计计湿湿球球温温度度计计干干-湿球温度计湿球温度计干干球球温温度度计计与与普普通通温温度度计计无无异异，测得湿空气的真实温度测得湿空气的真实温度t 湿湿球球温温度度计计感感温温球球裹裹以以纱纱布布，纱纱布布一一端端浸浸在在水水中中，靠靠棉棉纱纱的的毛毛细细管管吸吸水作用使纱布保持着湿润状态水作用使纱布保持着湿润状态 湿空气的相对湿度湿空气的相对湿度 是影响湿球温是影响湿球温度的度的主要主要因素因素 未未饱饱和和空空气气流流过过湿湿球球温温度度计计引引起起纱纱布布上上的的水水分分蒸蒸发发，从从周周围围吸吸收收汽汽化化热热，造造成成湿湿球球温温度度计计测测出出的的温温度度湿湿球温度球温度Tw 比干球温度低比干球温度低 干干球球温温度度计计湿湿球球温温度度计计 湿湿空空气气的的相相对对湿湿度度愈愈低低，湿湿球球温温度就愈低；度就愈低；饱和湿空气没有吸湿能力饱和湿空气没有吸湿能力湿球温度与干球温度一样湿球温度与干球温度一样 所所有有情情况况下下湿湿球球温温度度都都不不可可能能低低至至令令空空气气中中的的水水蒸蒸气气在湿球温度计上凝结析出水分在湿球温度计上凝结析出水分Td Tw T 湿湿球球温温度度Tw 与与绝绝热热饱饱和和温温度度Tw的的形形成成机机理理相相同同 理理论论上上用用以以确确定定相相对对湿湿度度 的的应应是是Tw，不不过过Tw与与Tw 很很接接近近，实实用用上上常常用用湿湿球球温温度度代代替替绝绝热热饱饱和温度和温度 但但湿湿球球温温度度Tw 除除与与 有有关关外外，尚尚与与测测定定该该温温度度时时的的传传热热、传传质质条条件件有有关关，严严格格说说来来不不是是湿湿空空气气的状态参数的状态参数8.4 湿空气的焓湿空气的焓-湿湿(h-d)图图 工工程程实实际际中中通通常常根根据据所所给给定定的的湿湿空空气气状状态态，利利用用h-d图求解其相关热力过程图求解其相关热力过程 湿空气的湿空气的h-d图图 h-d图图中中依依据据湿湿空空气气各各参参数数间间的的函函数数关关系系给给出出了了焓焓h、含含湿湿量量d、（干干球球）温温度度t、湿湿球球温温度度tw、相相对对湿湿度度、比比体体积积v的的定定值值线线群群。此此外外，图图中中还还给给出出了了一一条条水水蒸蒸气气分分压压力力Pv与与含含湿湿量量d之之间间的的函函数数关关系系曲曲线线 绘制绘制h-d图时所用的大气压力图时所用的大气压力Pb 湿空气的湿空气的h-d图均按一定总压力绘制图均按一定总压力绘制 工工程程上上所所使使用用的的湿湿空空气气通通常常取取自自大大气气，其其总总压压力力即即当当地大气压力地大气压力Pb视为常数视为常数 不不同同国国家家绘绘制制h-d图图所所取取的的Pb值值不不尽尽相相同同，有有取取为为0.1 MPa或或 1atm(101325 Pa)的的，亦亦 有有 取取 为为 750mm或或 745 mmHg柱柱（如如前前苏苏联联）的的。虽虽然然差差别别不不大大，不不过过使使用用h-d图资料时还是需要加以注意的图资料时还是需要加以注意的 湿空气的湿空气的h-d图图hdh-d图上的各种定值线群图上的各种定值线群定含湿量定含湿量(d)、定焓、定焓(h)线群线群 为为了了使使h-d图图上上各各种种定定值值线线群群的的斜斜率率有有较较明明显显的的区区别别，绘绘制制h-d图图时时特特将将定定焓焓线线画画成成与与含含湿量湿量(d)坐标轴成坐标轴成135 交角交角 定定含含湿湿量量线线d为为垂垂直直线线，而而定定焓焓线线h则则成成为为向向左左倾倾斜斜45 的直线的直线 h湿空气的湿空气的h-d图图定相对湿度定相对湿度()线群线群 由函数关系由函数关系 =f(d,Ps)=f(h,d)定定 线斜向右上方、凹向下线斜向右上方、凹向下 自左至右取值自左至右取值0 100%hd 3 2 1=100%h =100%时为饱和湿空气时为饱和湿空气 临界线临界线临界线左侧为未饱和湿空气状态临界线左侧为未饱和湿空气状态临临界界线线右右侧侧区区域域无无实实际际意意义义，因因为为达达到到饱饱和和湿湿空空气气状状态态后后，若若含含湿湿量量再再增增大大，湿湿空空气气中中的的水水蒸蒸气气必必将将凝凝结结成成水水析出（雾），湿空气仍保持为饱和状态析出（雾），湿空气仍保持为饱和状态 雾区雾区 Pb为为定定值值时时含含湿湿量量将将仅仅为为水水蒸蒸气分压力的函数，气分压力的函数，d=f(Pv)hd 3 2 1=100%h雾区雾区 临界线上各点为饱和湿空气状态临界线上各点为饱和湿空气状态Pv=f(d)该函数关系接近为直线该函数关系接近为直线Pv根据根据d可确定水蒸气的分压力可确定水蒸气的分压力Pv反之亦然反之亦然 由由露露点点定定义义知知：定定含含湿湿量量线线与与临临界界线线交交点点的的温温度度为为露露点，故临界线亦称为湿空气的点，故临界线亦称为湿空气的露点线露点线 纵坐标轴上的状态为含湿量纵坐标轴上的状态为含湿量d等于等于0的干空气状态的干空气状态或说或说 =0的定相对湿度线与纵坐标轴相重的定相对湿度线与纵坐标轴相重 hd 3 2 1=100%h定温线群定温线群 t 根据根据h=1.005 t+d(2501+1.86 t)一一定定温温度度下下，焓焓h与与含含湿湿量量d有有线性线性关系关系，h随随d而增大而增大 定温线为直线，有正斜率，随温度定温线为直线，有正斜率，随温度t 增大增大 湿湿空空气气温温度度对对应应的的水水蒸蒸气气饱饱和和压压力力Ps为为最最大大可可能能的的水水蒸气分压力，该压力不可能大于总压力蒸气分压力，该压力不可能大于总压力当当t总压力总压力P对应的饱和温度时对应的饱和温度时 恒有恒有2024/7/2958hd 3 2 1=100%htd=f()这这时，定时，定d线即定线即定 线线譬如按总压力譬如按总压力P=0.1MPa作作 h-d图图对应的饱和水蒸气温度为对应的饱和水蒸气温度为99.6所有定所有定 线与线与99.6的定温线相交后均转为垂直方向的定温线相交后均转为垂直方向=99.68.5 湿空气的基本热力过程湿空气的基本热力过程 工工程程实实际际中中空空调调，物物料料干干燥燥、冷冷却却、加加热热等等工工艺艺常常与与湿湿空空气气热热力力过过程程相相关关。这这些些工工艺艺过过程程绝绝大大多多数数发发生生在在流流动系统中，且所涉及的装置通常可视为动系统中，且所涉及的装置通常可视为稳态稳流稳态稳流装置装置 含湿量不变的单纯加热和冷却过程含湿量不变的单纯加热和冷却过程hdt1t2 2 1 =100%h21 利利用用空空气气作作为为工工质质完完成成对对物物料料的的烘烘干干和和加加热热工工艺艺时时，使使用用前需先对空气进行加热前需先对空气进行加热 过程过程12为定为定d下的单纯加热下的单纯加热t、h、v 升高升高；下降下降 d不变的加热过程不变的加热过程hdt2 2 t1t2 2 1 =100%h212 过程过程12 为单纯冷却为单纯冷却t、h、v 下降下降；升高升高 定定d下的冷却过程则相反下的冷却过程则相反忽略气流的宏观动能和重力位能忽略气流的宏观动能和重力位能按稳态稳流的能量方程按稳态稳流的能量方程 无论对加热或冷却，空气在换热器中与外界的换热量无论对加热或冷却，空气在换热器中与外界的换热量q=h2 h1 kJ/kg(干空气干空气)d不变的冷却过程不变的冷却过程绝热加湿过程绝热加湿过程1122 在在空空调调工工程程中中为为了了加加大大湿湿度度，向空气中喷入水雾向空气中喷入水雾 过程进行快速，视为绝热过程过程进行快速，视为绝热过程 绝热加湿的结果：绝热加湿的结果：d；hhdt1t2 2 1 =100%h212 按合流能量方程按合流能量方程 喷入水雾的焓值可予忽略喷入水雾的焓值可予忽略绝热加湿近似为定焓过程绝热加湿近似为定焓过程 喷入的水雾汽化吸热喷入的水雾汽化吸热湿空气温度湿空气温度t相对湿度相对湿度 冷却去湿过程冷却去湿过程 为为了了降降低低湿湿空空气气的的含含湿湿量量，可可以以将将湿湿空空气气冷冷却却到到露露点点，令令其其析析出水分出水分 析析出出水水分分时时过过程程沿沿临临界界线线进进行行，湿空气始终处于饱和状态湿空气始终处于饱和状态hdt1t2 1 =100%h1212 h2t1,d1t2,d2(d1 d2)冷却去湿结果冷却去湿结果d、t、h冷却工质冷却工质d1d2 冷却装置如图所示冷却装置如图所示冷却去湿过程冷却去湿过程 根据稳态稳流的能量方程根据稳态稳流的能量方程 1122过程热量（取为正值）过程热量（取为正值）在干燥工程及冷却水循环系统的冷却塔设计中都会接在干燥工程及冷却水循环系统的冷却塔设计中都会接触到湿空气热力过程的分析计算问题触到湿空气热力过程的分析计算问题 湿空气作业：湿空气作业：8-7,8-9,8-108-7,8-9,8-10
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