上海交大工程熱力學(第四版)課件 第12章 混合氣體和濕空氣

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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,1,第十二章 混合氣體和濕空氣,Gas mixtures and moist air,12-1,理想氣體混合物,12-2,濕空氣,12-3,相對濕度和含濕量,12-4,濕空氣的焓,-,濕圖,12-5,濕空氣的熱力過程,2,121,理想氣體混合物,一、處理氣體混合物的根本原那么,混合氣體混合物的組分都處理想氣體狀態(tài)，那么混合氣體也處理想氣體狀態(tài)；,混合氣體可作為某種假想氣體，其質量和分子數(shù)與組分氣體質量之和及分子數(shù)之和相

2、同。,理想氣體混合物可作為Rg混和M混的“某種理想氣體。,平均氣體常數(shù)，,折合氣體常數(shù),平均摩爾質量，,折合摩爾質量,3,二、混合氣體的分壓力定律和分容積定律,1.,分壓力定律,(Dalton law of partial pressure),分壓力,組分氣體處在與混合氣體相同容積、相同溫度單獨對壁面的作用力。,分壓力定律,4,2.,分容積定律,(law of partial volume),分容積,組分氣體處在與混合氣體同溫同壓單獨,占有的體積,。,分容積定律,5,三、混合氣體成分,2.,體積分數(shù),(volume fraction of a mixture),3.,摩爾分數(shù),(mole fr

3、action of a mixture),1.,質量分數(shù),(mass fraction of a mixture),6,4.,各成分之間的關系,7,6.,利用混合物成分求,M,混,和,R,g,混,1)質量分數(shù),5.,分壓力和總壓力,8,2)摩爾分數(shù),例,A711143,例,A411143,9,四、理想氣體混合物的比熱容、熱力學能、焓和熵,1.,比熱容,2.,熱力學能,3.,焓,4.,熵,1 kg,10,如某種混合氣體由A,B兩種氣體組成,混合氣體壓力 p,分壓力為 pA、pB 溫度為 T,那么,分壓力,11,1 kg,定比熱容,1 mol,定比熱容,五、混合氣體(無化學反響)過程熵變,12,例

4、,A4412551,例,A4412552,討論混合熵變,13,122,濕空氣,地球上的,大氣,由,氮、氧、氬、二氧化碳、水蒸氣及極微量的其他氣體,組成。,水蒸氣,以外的所有組成氣體稱為,干空氣,，看作是不變的整體。因此，,大氣是干空氣與水蒸氣組成的混合氣體,。,干空氣隨時間、地理位置、海拔、環(huán)境污染等因素而產(chǎn)生微小的變化，為便于計算，將干空氣標準化不考慮微量的其它氣體。,成分,相對分子質量,摩爾成分,O,2,32.000,0.209 5,N,2,28.016,0.780 9,Ar,39.944,0.009 3,CO,2,44.01,0.000 3,一、干空氣和濕空氣,14,濕空氣,=,干空氣,

5、(dry air),+,水蒸氣,(water vapor),濕空氣是,理想氣體混合物,一、未飽和濕空氣,(unsaturated air),和,飽和濕空氣,(saturated air),空氣飽和與否取決于,t,，,p,v,空氣中的水蒸氣,過熱,空氣未飽和,飽和,空氣飽和,15,如,當,空氣未飽和,空氣飽和,空氣達成飽和的途徑,t,不變,，,p,v,上升，,p,v,=,p,s,(,t,),P,v,不變,，,t,下降，,t=t,s,(,p,v,),16,二、露點dew point,濕空氣中水蒸氣壓力pv所對應 的飽和溫度，td=ts(pv)。,例,A4221442,17,12-3,相對濕度和含濕

6、量,一、,絕對濕度,(,absolute humidity),每立方米濕空氣中水蒸氣的質量,kg/m,3,3v 數(shù)值不能直接反映濕空氣吸濕能力的大小，如 pv=0.656 6 kPa，1時 pv=ps，無吸濕能力10時pv ps有吸濕能力。,1,理想氣體,2,18,二、相對濕度飽和度humidity,濕空氣中水蒸氣含量與同溫度下最大可能含量之比。,=0,干空氣,0 tsp，如在1atm時，t 100 時，,由于水蒸汽的最大壓力飽和壓力ps p，故,1.,2.,此時,19,三、,含濕量,d,(humidity;humidity ratio),1 kg,干空氣中所含水蒸氣的質量,a當p一定時，,k

7、g,水蒸氣,/kg,干空氣,b),一定，,升溫吸濕原理,討論：,例,A922133,例,A422244,20,四、,干球溫度,t,(dry-bulb temperature),，,濕球溫度,t,w,(wet-bulb temperature),和絕熱飽和溫度,t,ad,(adiabatic-saturation temperature),1.,干、濕球溫度計,(wet-and-dry-bulb thermometer;,psychrometer),原理,21,原理,有效汽膜層內,飽和,飽和溫度,飽和溫度,22,23,2.,絕熱飽和溫度,(adiabatic-saturation tempera

8、ture),24,12-4,濕空氣的焓,-,濕圖,(psychrometric chart),一、濕空氣的焓,東南大學,清華大學,北京林業(yè)大學,哈爾濱工業(yè)大學,kJ/kg,干空氣,例,A422177,25,濕空氣的焓也可由,浜田棠,-,吉田崇,式計算,p,b,=101.325 kPa,、,t,5 0,。,在,t,不超過,55,時，誤差不大于,1%,。,適用范圍：,假設 pb101.325 kPa，需按下式修正：,26,按,1 kg,干空氣,加,d,kg,水蒸氣,的理想氣體,混合物,計算,注：濕空氣中水蒸氣的參數(shù)可以通過查水和水蒸氣,的熱力性質表確定，也可以按理想氣體性質計算。,三、,h,-,d

9、,圖,注意：,h-d,圖隨,p,b,改變而改變,1.,制圖依據(jù),二、濕空氣其他狀態(tài)參數(shù),27,2.線群介紹,1定d 線,一組平行于縱坐標的直線群。,露點,t,d,是濕空氣冷卻到,=100%,時,的溫度。因此，含濕量,d,相同、狀態(tài),不同的濕空氣具有相同的露點。,2定 h 線,3定 t 線,由,h,=1.005,t,+(2501+1.86,t,),d,，當濕空氣的干球溫度,t,=,定值時，,h,和,d,間成直線變化關系。,t,不同時斜率,不同。因此等,t,線是一組互不平行的直線，,t,愈高，,等,t,線斜率愈大。,28,4定 tw 線,絕熱增濕過程近似為等,h,過程，濕空氣的濕球溫,t,w,(,

10、近似等于絕熱飽和溫度,t,w,),是沿等,h,線冷卻到,=100%,時的溫度。因此，焓值相同狀態(tài)不同的濕空氣具有相同的濕球溫度。,5定線,等,線是一組上凸形的曲線。,所以總壓力,p,一定時，,=,f,(,d,t,),。,h-d,圖都是在一定的總壓力,p,下繪制的，水蒸氣的分壓,力最大也不可能超過,p,。因此當濕空氣溫 度等于或高于,100,時,定義為,=p,v,/p,。此時,等,線就是等,d,線，所以各等,線與,t,=100,的等溫線相交后，向上折與等,d,線重合。,29,6定v線,=0,，即干空氣狀態(tài)，這時,d,=0,，所以它和縱坐標線重合。,7pv=f(d)線,當d 0.622時，那么pv

11、與d近似成直線關系。所以，圖中d 很小那段的pv 為直線。該曲線畫在=100%等濕線下方，pv的單位為 kPa。,30,例1 濕空氣參數(shù),3.,h-d,圖應用,求其他參數(shù),解：由溫度及相對濕度在,h-d,圖,上確定點,1,的位置，由此讀出,由,h,1,與 交點讀出,由點,1,作垂線，與交 點讀出,與,p,v,線交點讀出,31,求,:,其他,.,例2 濕空氣參數(shù),解：利用,h-d,上等濕球溫度線與,等焓線平行及 時干球,溫度等于濕球溫度確定點,1,。,討論,:,濕空氣,32,12-5,濕空氣的熱力過程,濕空氣熱力過程求解的共同步驟：,1.,畫出流程草圖；,2.,在,h-d,圖上畫出過程；,3.,寫出水及干空氣的質量守恒方程；,4.,寫出能量方程；,5.,利用解析法或,h-d,圖確定質、能方程中各參數(shù)；,6.,求解。,33,一、,冷卻、冷卻去濕,(dehumidification),及加熱,對于冷卻盤管：,34,對于加熱段：,即,35,二、蒸發(fā)冷卻絕熱加濕,水蒸氣質量守衡：,能量守衡：,即,36,三、加熱增濕,水蒸氣質量守衡：,濕空氣能量守衡：,37,四、混合,38,39,例,A4221663,例,A4221662,例,A422299,*,例,A423288,*,下一章,