第五章水蒸气与湿空气

1、第五章水蒸气与湿空气1 51 第五章水蒸气与湿空气2 p ts ss ( )pf t 第五章水蒸气与湿空气3 p tts v ( , )v h s (,)v h s v wv m x mm a bc de rhh s tt 第五章水蒸气与湿空气4 cr 22.064 MPap cr 373.99t cr 0.003106v 第五章水蒸气与湿空气5 第五章水蒸气与湿空气6 第五章水蒸气与湿空气7 第五章水蒸气与湿空气8 0.00061kJ/kg0 kJ/kghupv 1 x vxvx vvx vv 1 x hxhx hhx hh 1 x sxsx ssx ss 第五章水蒸气与湿空气9 第五章水蒸

2、气与湿空气10 第五章水蒸气与湿空气11 0w )( 21 ppvwt 21 2121 ()() quu hhpp v 第五章水蒸气与湿空气12 21 21221 1 () ()() wqu T ss hhp vp v 2121 ()() t wqh T sshh 2 21 1 d()qT sT ss 第五章水蒸气与湿空气13 0 t w 21 qhh 21 ()wp vv 第五章水蒸气与湿空气14 0q 12t whh 21 uuw 第五章水蒸气与湿空气15 第五章水蒸气与湿空气16 湿空气：湿空气：含有水蒸气的空气。含有水蒸气的空气。 干空气：完全不含水蒸气的空气。干空气：完全不含水蒸气的

3、空气。 在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防 潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考 虑空气中水蒸气的影响。虑空气中水蒸气的影响。 湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为 理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合 气体。根据道尔顿定律，湿空气的总压力等于水蒸气体。根据道尔顿定律，湿空气的总压力等于水蒸 气的分压力与干空气的分压力之和：气的分压力与干空气的分压力之和： av ppp 第五章水蒸气与湿空气17 1.

4、未饱和湿空气与饱和湿空气未饱和湿空气与饱和湿空气 未饱和湿空气：未饱和湿空气： 饱和湿空气：饱和湿空气： 湿空气中的水蒸气未饱和，处于湿空气中的水蒸气未饱和，处于 过热状态，湿空气还能吸收水份。过热状态，湿空气还能吸收水份。 vs pp T 湿空气中的水蒸气已饱和，湿空气中的水蒸气已饱和， 不能再吸收水份。不能再吸收水份。 vs pp T 定温吸湿过程定温吸湿过程13 第五章水蒸气与湿空气18 2. 露点露点 露点露点： 结露：结露： 湿空气中的水蒸气分压力湿空气中的水蒸气分压力pv v对应的饱和温度对应的饱和温度 Td称为露点温度，简称露点称为露点温度，简称露点。 vs pp T 定压降温到

5、露点，湿空气中的水蒸气饱和，定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和， 凝结成水（过程凝结成水（过程12）。）。 结霜：结霜： d 0 CT 第五章水蒸气与湿空气19 3. . 绝对湿度、相对湿度和含湿量绝对湿度、相对湿度和含湿量 湿度湿度：湿空气中水蒸气的含量。：湿空气中水蒸气的含量。 （1 1） 绝对湿度绝对湿度 1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气 的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度： v v g,v pm VR T 饱和湿空气的绝对湿度达到最大值饱和湿空气的绝对湿度达到最大值 TR p vg, s s g,v 3

6、 v 8.5145J/(mol K) 461.5 18.016 10 kg/mol R R M 水蒸气的水蒸气的 气体常数：气体常数： 第五章水蒸气与湿空气20 （2 2） 相对湿度相对湿度 湿空气的绝对湿度湿空气的绝对湿度 与同温度下饱和湿空气的与同温度下饱和湿空气的 绝对湿度绝对湿度 之比称为湿空气的相对湿度。之比称为湿空气的相对湿度。 v s s v s v p p 饱和湿空气饱和湿空气 干空气干空气 未饱和湿空气未饱和湿空气 相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强；相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强； 相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。

7、 1 01 0 第五章水蒸气与湿空气21 （3 3） 含湿量含湿量 在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气 的质量，称为湿空气的含湿量或比湿度。的质量，称为湿空气的含湿量或比湿度。 a v a v m m dkg/kg(干空气干空气) TR p vg, v v TR p ag, a a s s 622. 0 pp p d 据理想气体状态方程：据理想气体状态方程： g,v 461.5J/(kg K)R g,a 287 J/(kg K)R 第五章水蒸气与湿空气22 4. . 湿空气的相对分子质量、气体常数及密度湿空气的相对分子质量、气体常数及密度 干空气的

8、相对分子质量干空气的相对分子质量: : 97.28 ar, M 水蒸气的相对分子质量水蒸气的相对分子质量: : 016.18 vr, M rar,avr,v av r,ar,v MMM pp MM pp v r,ar,ar,v p MMM p v 28.97 10.954 p p 湿空气的平均相对分子质量湿空气的平均相对分子质量: : 第五章水蒸气与湿空气23 湿空气的气体常数湿空气的气体常数 g v 287 J/(kg K) 1 0.378 v R R p M p 湿空气的密度湿空气的密度: :每立方米湿空气所具有的质量。每立方米湿空气所具有的质量。 av av mm V T p RRTR

9、p v vg,ag,ag, 11 av g,ag,v pp R TR T T p T p s 001317. 0 287 第五章水蒸气与湿空气24 5. 湿空气的焓湿空气的焓 湿空气的焓：湿空气的焓： vvaa hmhmH 湿空气的比焓：湿空气的比焓： va a dhh m H hkJ/kg（干空气）（干空气） 工程上，取工程上，取0 C时干空气、饱和水的焓为零，即时干空气、饱和水的焓为零，即 ha= 0 、 hv= 0 1.005(2501 1.863 )htdt 1.005 ap hc tt v 2501 1.863ht 温度温度t下干空气和水蒸气的焓分别为下干空气和水蒸气的焓分别为 温度

10、温度t下干湿空气的焓为下干湿空气的焓为 kJ/kg（干空气）（干空气） 第五章水蒸气与湿空气25 6. 湿空气的湿空气的焓湿图焓湿图 湿空气的焓湿空气的焓- -湿图是湿空气工程计算的重要工具。湿图是湿空气工程计算的重要工具。 （1 1） 定焓线簇定焓线簇 h0 、h1、 h2 、h3 （2 2） 定含湿量线簇定含湿量线簇 d1、 d2 、d3 （3 3） 定温线簇定温线簇 t0 、t1、 t2 、t3 （4 4） 定相对湿度线簇定相对湿度线簇 1、 2 、 3 第五章水蒸气与湿空气26 1. 加热吸湿过程加热吸湿过程 工程上的干燥处理过程，如谷物、木材、药材、工程上的干燥处理过程，如谷物、木材

11、、药材、 纺织品、食品、造纸等许多烘干工艺。纺织品、食品、造纸等许多烘干工艺。 人工干燥方法：利用未饱和湿空气来吸收被干人工干燥方法：利用未饱和湿空气来吸收被干 燥物体的水分，达到干燥的目的。燥物体的水分，达到干燥的目的。 为了提高湿空气的吸湿能力，通常先对湿空为了提高湿空气的吸湿能力，通常先对湿空 气进行加热。由于加热过程气进行加热。由于加热过程中湿空气的含湿量不中湿空气的含湿量不 变，但随着温度升高，相对湿度降低，湿空气的变，但随着温度升高，相对湿度降低，湿空气的 吸湿能力增强。吸湿能力增强。 第五章水蒸气与湿空气27 在在焓焓- -湿图中湿图中湿空气的加热过程如湿空气的加热过程如12所示

12、。所示。 加热后的湿空气送入加热后的湿空气送入 干燥室吸收被干燥物料的干燥室吸收被干燥物料的 水份。如果忽略干燥室与水份。如果忽略干燥室与 外界的热量交换，物料中外界的热量交换，物料中 水份蒸发所吸收的潜热完水份蒸发所吸收的潜热完 全来自湿空气，因此物料全来自湿空气，因此物料 干燥过程对湿空气来说是干燥过程对湿空气来说是 绝热加湿过程，湿空气的绝热加湿过程，湿空气的 含湿量含湿量d 和相对湿度和相对湿度 增增 加，其焓值基本不变，如加，其焓值基本不变，如 23所示。所示。 第五章水蒸气与湿空气28 将干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。将干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。 如果将干湿

13、球温度计置于通风良如果将干湿球温度计置于通风良 好的湿空气中，由于湿球温度计上湿好的湿空气中，由于湿球温度计上湿 布的水分蒸发布的水分蒸发, ,吸收汽化潜热，使湿吸收汽化潜热，使湿 纱布中的水温降低，湿球温度计读书纱布中的水温降低，湿球温度计读书 下降。当水分蒸发所需要的热量等于下降。当水分蒸发所需要的热量等于 周围空气所传给的热量时，湿球温度周围空气所传给的热量时，湿球温度 计读书维持在某一数值不变，这一温计读书维持在某一数值不变，这一温 度值称为湿球温度度值称为湿球温度 tw 。 干球温度计：测量空气温度干球温度计：测量空气温度 t 湿球温度计湿球温度计: : 测量湿球温度测量湿球温度 tw 第五章水蒸气与湿空气29 当湿空气未饱和时，其相对湿度愈小，湿球当湿空气未饱和时，其相对湿度愈小，湿球 温度计上纱布中水分蒸发愈快，需要的汽化潜热温度计上纱布中水分蒸发愈快，需要的汽化潜热 愈多，湿球温度愈低，干、湿球温度差就愈大；愈多，湿球温度愈低，干、湿球温度差就愈大； 反之，湿空气的相对湿度越大，干、湿球温度之反之，湿空气的相对湿度越大，干、湿球温度之 差就愈小；当湿空气的相对湿度等于差就愈小；当湿空气的相对湿度等于1时时，湿空，湿空 气为饱和湿空气，干球温度与湿球温度相等。气为饱和湿空气，干球