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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,14.2,干燥静力学,14.2.1,湿空气的状态参数,14.2.2,湿空气的湿度图及应用,14.2.3,水分在气,固两相间的平衡,14.2.1,湿空气的状态参数,注意：湿空气中的各种有关性质均以,1kg,绝干空气为基准,一、 空气中水分含量的表示方法,1.,水汽分压,p,V,与露点,t,d,露点：,总压一定的情况下，将不饱和空气,等湿降温至饱和,时空气的温度。,实验测定：,在总压不变的条件下将空气与不断降温的冷壁相接触，直至空气在光滑的冷壁表面上析出水雾，此时的冷壁温度称为露点。,结果分析：,水汽分压为,p,V,的,湿空气在露点温度下达到饱和状态,水汽在温度为,t,d,时对应的饱和蒸汽压为,p,d,2.,空气的湿度,H,定义：,1kg,干空气所带有的水汽量，单位是,kg/kg,干气,特例：,饱和湿度,3.,相对湿度,定义,计算,例如：总压为,101.3kPa,，空气温度低于,100,。,相对湿度的意义,空气中水汽已饱和，不能再接纳水分,愈小，空气距离饱和越远，可接纳的水分愈多,湿度,H,只能表示出水汽含量的绝对值，而相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。,结论,之间的函数关系,【,例,14-1】,湿空气中水的蒸汽分压,p,V,=17.5mmHg,，,总压,p,=760mmHg,，求,20,时的相对湿度,；若空气分别被加热到,50,和,120,，求,值 。,4 .,干、湿球温度,在空气流中放置一支普通温度计，所测得空气的温度为,t,，相对于湿球温度而言，此温度称为空气的干球温度。,(1),干球温度,(2),湿球温度,条件：,a.,大量空气与少量水接触,b.,空气流速足够大,(5m/s),，气温不太高，能排除热辐射与流动条件对测量的影响。,单位时间由空气向湿纱布传递的热量,动态平衡的条件,单位时间自湿纱布表面汽化水分所需的热量,单位时间由空气向湿纱布传递的热量,单位时间自湿纱布表面汽化水分所需的热量,湿空气在温度,tw,下的饱和湿度，,kg,水,/kg,干气,当流速足够大时，热、质传递均以对流为主，且,k,H,及,都与空气速度的,0.8,次幂成正比，一般在气速为,3.8,10.2m/s,的范围内，比值,/,k,H,近似为一常数,(,对水蒸汽与空气的系统，,/,k,H,=0.96,1.005),。此时，湿球温度,t,w,为湿空气温度,t,和湿度,H,的函数。,5,绝热饱和温度,t,as,绝热饱和温度：,空气绝热增湿至饱和时的温度。,气体放出的显热液体汽化潜热,过程特点：,降温,增湿,等焓,计算基准：,1kg,干空气,6.,湿球温度,t,w,与绝热饱和温度,t,as,的关系,t,w,：,大量空气与少量水接触，,空气,t,、,H,不变,；,t,as,：,大量水与一定量空气接触，,空气降温、增湿,。,t,w,：,是传热与传质速率均衡的结果，属于,动平衡,；,t,as,：,是由热量横算与物料衡算导出的，属于,静平衡,。,t,w,与,t,as,数值上的差异取决于,/,k,H,与,c,H,两者之间的差别。,对于空气,-,水体系,t,w,t,as,7.,湿空气的,t,，,t,w,，,t,d,，,t,as,的关系,饱和湿空气：,t,t,w,(,t,as,),t,d,不饱和湿空气：,t,t,w,(,t,as,),t,d,二、 与过程计算有关的参数,1.,湿空气的焓,湿空气的焓,I,:,1,kg,干空气及其所带,H,kg,水汽所具有的焓，,kJ/kg,干气。,焓是状态函数,，焓变是状态函数的增量。,焓的基准状态：,干气体,0,的气体,水汽,0,的液态水,1kg,干空气的焓,1kg,水汽的焓,湿空气的焓,I,干气比热容，空气为,1.01kJ/,（,kg,）,蒸汽比热容，水汽为,1.88 kJ/,（,kg,）,0,时水的汽化热，取,2500 kJ/,（,kg,）,湿空气的比热容（湿比热容）,c,pH,湿空气的比热容：,将,1kg,干空气和其所带的,H,kg,水蒸气的温度升高,1,所需的热量。,空气,-,水系统,2.,湿空气的比体积,湿空气的比体积,v,H,：,指,1kg,干气及所带的,H,kg,水汽所占的总体积，单位,m,3,/kg,干气。,在,常压,下,1kg,干空气的体积为,在,常压,下,Hkg,水汽的体积为,常压,下温度为,t,、湿度为,H,的湿空气比体积为,湿空气密度,压力为,p,(Pa,),、,温度为,t,、湿度为,H,的湿空气比体积为,14.2.2,湿空气的湿度图及应用,约束方程,独立变量,:,H,p,V,I,t,t,w,t,d,p,一定时独立参数：两个,独立参数的选取,t H,I H,一、 空气,-,水体系的,I-H,图,1.,等,I,线,2.,等,H,线,3.,等,t,线,4.,等,线,当,H,一定时，,t,，,，吸收水汽能力。所以,湿空气进入干燥器之前须先经过预热,以,提高其温度和焓值,有利于载热外，同时也是为了,降低相对湿度,而有利于载湿；,=,100%,的线称为饱和曲线,此线上方为未饱和区域,此线下方为过饱和区域,p,s,=100kPa=,p,H,=,常数,说明,:,一定,t 99.7,二、 空气,-,水体系的,H,-,t,图,1.,等,t,线,(,等干球温度线,),2.,等,H,线,(,等湿度线,),3.,等,线,(,等相对湿度线,),4.,绝热冷却线,(,等湿球温度温度线,),三、湿度图的应用,1.,确定空气的状态,确定唯一的空气状态点,A,2.,加热与冷却过程,加热过程,H,不变,t,I,冷却过程,t,1,t,2,t,2,t,d,H,不变,t,I,t,2,t,d,t,1,t,d,H,不变,t,d,t,2,【,例,14-2】,在总压为,101.3kPa,下，空气的温度为,20,，湿度为,0.01 kg,水,/kg,干气。试求：,1.,、,t,d,、,t,w,；,2.,总压,p,与湿度,H,不变，将空气温度提高至,50,时的,；,3.,温度,t,与湿度,H,不变，将空气总压提高至,120kPa,时的,；,4.,若总压提高至,300kPa,，温度仍为,20,，每,100m,3,原来的湿空气所冷凝出来的水分量？,14.2.3,水分在气,固两相间的平衡,一 、湿物料中水分含量的表示方法,1.,湿基含水量,w,kg,水,/kg,湿料,2.,干基含水量,X,kg,水,/kg,绝干物料,3.,二者关系,二 、水分与物料的结合方式,附着水分,毛细管水分,湿物料内毛细管中所含的水分,湿物料表面的机械附着的水分,溶胀水分,物料细胞壁或纤维皮壁内的水分,化学结合水分,靠化学结合力与物料结合的水分,水分种类,附着水分,毛细管水分,溶胀水分,化学结合水分,直径大的毛细管,直径小的毛细管,以机械力与物料结合,以化学力与物料结合,三、 结合水分与非结合水分,总水分,=,结合水分,+,非结合水分,p,e,=,p,s,的水分（附着水分和直径大的毛细管中的水分）,p,e,p,s,的水分（溶胀水分、直径小的毛细管中的水分、化学结合水分）,三 、干燥平衡曲线,1.,平衡蒸汽压曲线,物料中只要有非结合水分存在而不论其数量多少其平衡蒸汽压,p,e,=,p,w,.,当含水量减少时，非结合水分不复存在，此后首先除去结合较弱的水，余下的是结合较强的水，因而平衡蒸汽压,p,e,逐渐下降。,2.,平衡含水量与空气相对湿度曲线,平衡水分：,某物料与一定状态的空气（,t, ),接触,物料中的水分不再因与空气的时间延长而发生变化。此时物料中所含水分称为该物料在一定状态下的平衡水分。,平衡水分的特点：,a.,平衡水分因物料种类不同而有很大的差别,b.,同一种物料的平衡水分也因空气状态不同而异,c.,平衡水分代表物料在一定空气状态下能被干燥的限度,.,四、平衡水分与自由水分,根据物料在一定的干燥条件下其中所含水分能否用干燥的方法除去来划分,自由水分,能被干燥除去的水分,平衡水分,不能被干燥除去的水分,水分能否被干燥除去,五、 平衡水分、自由水分、结合水分、非结合水分间的差异,项目,平衡水分,自由水分,结合水分,非结合水分,区分标准,能否被干燥除去,干燥的难易程度,影响因素,湿空气的性质、物料性质,物料本身的性质,关系,平衡水分一定,是结合水分,非结合水分一定,是自由水分,项目,平衡水分,自由水分,结合水分,非结合水分,区分标准,能否被干燥除去,干燥的难易程度,影响因素,湿空气的性质、物料性质,物料本身的性质,关系,平衡水分一定,是结合水分,非结合水分一定,是自由水分,
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