工程热力学-清华0901第九章

1、作业9-29-39-6第九章 理想混合气体和湿空气 Ideal-Gas Mixtures and Wet Air研究对象 无化学反应的理想气体混合物例：锅炉烟气 CO2, CO, H2O, N2 燃气轮机中的燃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可变化，单独研究本章主要内容 1、成分描写2、分压定律和分容积定律3、混合物参数计算4、湿空气9-1 混合气体的成分 第 i 种组元气体的质量成分：设混合气体由1, 2 , 3, i, k种气体组成各组元质量成分之和为1Mass Fraction摩尔成分 mole fraction设混合气体由1, 2 , 3, i, k种气体

2、组成摩尔数第 i 种组元气体的摩尔成分：各组元摩尔成分之和为1平均摩尔质量M和折合气体常数R设混合气体的平均摩尔质量为M，摩尔数为n，则混合气体质量 折合气体常数平均摩尔质量为MGas constant of gas mixture与xi的换算已知 xi9-2 分压定律和分容积定律Daltons law of additive pressures: The pressure of a gas mixture is equal to the sum of the pressures each gas would exert if it existed alone at the mixture t

3、emperature and volume p T Vp T Vp T Vp T V分压力pipartial pressure分压定律p T Vp T Vp T Vp T V分压力pi压力是分子对管壁的作用力 分压定律的物理意义 混合气体对管壁的作用力是组元气体单独存在时的作用力之和理想气体模型1. 分子之间没有作用力 2. 分子本身不占容积 分压力状态是第i 种组元气体的实际存在状态质量成分与混合物气体常数kJ/kg.KAmagats law of additive volumes: The volume of a gas mixture is equal to the sum of the

4、 volumes each gas would occupy if it existed alone at the mixture temp. and pressure p T Vp T Vp T Vp T V分容积Vipartial volume分容积定律p T Vp T Vp T Vp T V分容积Vi容积成分摩尔成分volume fraction为什么引入分容积定律混合气体的测量成分分析仪 得到 分压力状态是第i 种组元气体的实际存在状态9-3 混合气体的参数计算质量，摩尔数，压力，容积，内能，焓，定压比热容，定容比热容，熵，Ex总参数加和性总参数是各组元在分压力状态下的分参数之和（除总

5、容积）混合物总参数的计算质量守恒摩尔数守恒 分压定律混合物比参数的计算加权性kJ/kgkJ/kmol注意：各组成气体混合气体内能混合物比参数的计算kJ/kgkJ/kmol注意： 各组成气体混合气体焓混合物比参数的计算kJ/kg.KkJ/kmol.K定压比热容kJ/kg.KkJ/kmol.K定容比热容混合物比参数的计算kJ/kg.KkJ/kmol.K熵kJ/kg.KkJ/kmol.Kex混合物容积的计算分容积定律总容积比容m3/kgm3/kmol9-4 同T同p下理想气体绝热混合熵增 典型的不可逆过程ABp T xA p T xB p T 1molA+B9-4 同T同p下理想气体绝热混合熵增AB

6、p T xB p T xA p T 1molA+B多组元同T同p下理想气体绝热混合熵增的说明1、混合熵增仅与xi有关，与气体种类无关0.2kmol O2与 0.8kmol N2 ，同T同p下混合成1kmol0.2kmol H2与 0.8kmol O2 ，同T同p下混合成1kmol混合 熵增2、似乎同种气体同T同p下混合熵增也等于上式但根据熵的广延性，同种气体同T同p下混合熵增等于0吉布斯佯谬无分压力概念同T同p下理想气体绝热混合Ex损失ABp T xA p T xB p T 1molA+B混合前混合后混合前后Ex损失同T同p下理想气体绝热混合焓Ex损失举例O2N2绝热刚性容器中，p1,O2=0.5MPa, nO2=0.6kmol的氧气与p1,N2=0.8MPa, nN2= 0.4kmol氮气实现等温混合，试求混合气体的压力和混合熵增。解：举例解答O2N2举例解答混合熵增举例解答混合熵增举例若两种气体皆为氧气，混合气体的压力和混合熵增又为多少。熵是状态参数，具有可加性 不同参数的混合熵湿空气（干空气水蒸气） 空调、通风、烘干、冷却塔、储存9-5 湿空气的性质 湿空气与一般理想混合气体的最大区别是水蒸气的成分可能变化。分压低理想混合气体Dry airAtmospheric air饱和蒸汽 1、未饱和湿空气未饱和湿空气和饱和湿空气过热蒸汽水蒸气干空气