热工基础电子教案(7)

1、第一章湿空气的热物理性质和焓湿图第一章湿空气的热物理性质和焓湿图 第一节湿空气的组成和状态参数 湿空气由干空气和水蒸气组成 干空气可似为理想气体;水蒸气由于含量少,也可近似为理想气体. 干空气的基本组成： 氮：78.084%；氧：20.947%；氩：0.934%；二氧化碳：0.0314%干空气的基本参数干空气的基本参数 在标准状态下（压力为101325Pa，温度为293K,即20）干空气密度a=1.205kg/m3. 干空气满足理想气体方程：)()1 ()1 (气体或气体气体nkmolmkgTnRmRTpVkmolTRpVkgRTpVmm一、湿空气及其状态参数l湿空气是水蒸汽与干空气的混合物；

2、l许多过程都存在湿空气过程：干燥，湿度调节，晒盐，冷却塔，蒸发冷却；l湿空气可当作理想气体： vappp； avkpp25. 4 avkpp9 .19avkpp3 .47 l 通常假设l 符号表示：下标a表示干空气（air）； v表示是水蒸汽（vapor）；s表示饱和状态（saturation）； 无下标表示整个湿空气。1. 饱和及未饱和空气 vp svp, vavpp, )(,tpsv 2. 露点温度tD pvpv,spvASDtDC定温线 TRpvvvvv1pvAE所以 相同v1v1 v sv, svp, %100 svsvsvvvsvvppTRpTRp, vm am avmmd )(/a

3、kgkgTRVMpTRVpmMvvvvv1 .18vM TRVMpmMaaa965.28aMsvbsvvbvavaavvavpppppppppMpMmmd,622. 0622. 0622. 05. 湿空气的焓 该焓应是空气焓与水蒸汽焓之和： avaavvHHHm hm h vavavaamHhhhhdhmm( )akJ kgapahct 2501ch)86. 12501(005. 1tdth %40 avskpp241. 4005. 1packkgkJttchhpvcv863. 12501ch2501chkJ kg)86. 12501(005. 1tdth%40avskpp241. 4 avk

4、pp696. 1 3 .14st Dt。 3107 .10696. 1100696. 1622. 0622. 0vbvpppd)(/akgkg 51.57)86. 12501(005. 1tdth)(/akgkJ ),(ttwavsvkppp696. 1241. 44 . 0avkpp696. 13 .14stDt3107 .10696. 1100696. 1622. 0622. 0vbvpppd)(/akgkg51.57)86. 12501(005. 1tdth7. 焓湿图（ dh 焓湿图的成图规则1.等温线： 当t等于常数时,可确定等温线。2.等相对湿度线：根据 和 当相对湿度为常数时，再

5、根据 可以得到等相对湿度线3.热湿比线：湿空气的焓变化与含湿量变化之比，即 dtth)84. 12500(01. 1ddppBv622.0vsvpp)(tfpvs1000dhdh或热湿比有正有负，代表了湿空气状态的变化方向 W是湿总量WQddhhABAB（Q为得热总量；W为湿总量）ABdAdBiAiB查图可知，因此，只要知道 中的3个量，就可以确定其余一个量，或知道 或 中的一个，就可知道剩下一个。 ABABddhh,hd例： 已知 ， ；当空气吸收 和 后，焓值变为 ，求B点的温度（位置）， 相对湿度等。可用两种方法 解： 任意取 ，则 通过下图所示的方法，确定B点。20At%60AhKJQ

6、/10000hkgW/2)(/59akgKJiB155000210000diWQgKJ4d2045i通过如图的所示的方法，确定B点。二、湿球温度 产生干湿温度差的原因是空气未达到饱和,它有吸收水蒸气的能力. 要实现湿球温度的稳定，必须使空气传给湿球的热量与水分蒸发所需热量相等。 即： 传热原理： （为对流系数，F为传热面积，t、ts分别是干湿球温度） 21QQ FttQs)(1 （W为蒸发的水量，为汽化潜热） W可通过扩散理论计算得到. 在湿球附近有水蒸汽分压 （在湿球温度下空气的水蒸汽饱和分压） 在远处空气中水蒸汽分压为 由扩散理论： WQ2bqp,vpBFppWqbq101325)(,为分

7、子扩散系数、二元扩散系数，pB为大气压。 BttAppsqbq)( BFppQbq101325)(2,221QQ BFppFttqqbs101325)()(由于，所以Bttppsqbq)(101325所以式中A为一系数 101325A其实， 均与湿球附近风速有关，而且随温度变化而变化。所以A的计算一般用经验公式计算 因此，已知干湿球温差 后，即可求得相对湿度。 为湿球温度下的饱和水蒸汽压， 为干球温度下的饱和蒸汽压。,)75. 665(00001. 0vA)(stt qbsqbqbqpBttAppp)( qbpqbp在此需要说明：湿球温度与周围风速 有较强的关系，一般 。知道了湿球温度，可以很

8、方便地计算其它状态参数，因此 是很重要的。vsmv/5 . 2st三、湿球温度在id图上的表示我们知道，当空气的 时，干、湿球温度不相等， 。这是由于湿球蒸发水份造成温度降低引起的。为了在hd图上表示湿球温度，我们设想有一股空气，原状态为A，它流经湿球后变为状态B，在湿球周围，空气将变成饱和空气，饱和温度为 ，所以B点的空气相对温度%100stt st%100在空气由 的过程中，空气失去部分显热，但同时增加了内部的水蒸汽，也就是说，水蒸汽给它带来了蒸发水量的潜热，因此，它的焓值基本不变，所以，从A到B应该是一个等焓过程。在hd图上，A、B在同一焓值线上，B在该焓值线与 线的交点上，亦在 与 线

9、的交点上。A点在t线与该焓值线的交点上。BA %100st%100严格来说，A与B点并不完全在一条等焓线上，因为水在蒸发时，还带给B点空气一部分液体热，即水的湿热。 亦即： 但由于水的汽化潜热 ，近似认为在一条等焓线上。dttcdhhhssAs19. 4cr 湿球温度的表示i = 常数 = 1 0 0 %ABtts = 1 0 0 %pq , bpqttstiddb干球温度湿球温度露点温度露点温度 例：已知干球温度为t=20。湿球温度ts=15,试根据h-d图确定空气状态。解： （1）首先由ts=15作等温线与 =100%线相交于点； （2）过点作等焓线与t=20的等温线相于A点即是。 二、湿

10、空气的基本热力过程 1. 加热（和冷却）过程 12hhq122hd2. 冷却去湿过程 )(2121ddmmmmavvw whddhhq)()(12121hdt1t2=100%=50%3. 绝热加湿过程 2121)(hhddhw whdd)(1212hh ,d 。 dht1t212=100%第五节 两种不同状态空气的混合过程 空气的混合过程在空调中是常见的，比如，加入新风的过程就是混合过程。干燥除湿过程，也是空气的混合过程。n设流量为 ( )的空气与流量 ( )的空气混合，混合后状态为C点. A点状态 ( ) A ( , ) B点状态 ( ) B ( , )GAskgGBskgGAskgdAiA

11、GBiBdBskg空气的混合过程GAGBGc 根据热平衡和湿平衡，可以列出下面方程 (混合后总焓=A、B焓之和) (混合后总湿等于混合前湿之和) (据质量守恒定律)上式两边除上 ，得：移项并整理： 或 iGGiGiGiGCBACCBBAA)(dGGdGdGdGCBACCBBAA)(GBiGGiiGGCBABABA1dGGddGGCBABABA1iiiiGGACCBBAddddGGACCBBA 变化得： 在焓图上，BC直线的斜率为：CA直线的斜率为： 两条直线的斜率相等，而且有一个公共点C，说明A、B、C三点在同一条直线上。两直角三角形相似，根据相似原理： ddddiiiiGGACCBACCBBAddiiddiiACACCBCBddiiCBCBBCddiiACACCAGGddddBAACCBCABC即两段直线长度之比，等于质量流量之比，靠近质量流量大的一边。因此，只要知道了两股混合空气的质量流量和它们的状态参数，既可很快确定它们混合后的状态。当然，也可据此计算出混合后的状态，即：求得 、 后也可定出C点。 注意，C点有时会落在“雾区”，这是