工程热力学与传热学-湿空气

第十二章湿空气湿空气是什什么意思？？——含有““水蒸气””的空气，，称为“湿湿空气”——完全不不含水蒸气气的空气，，称为“干干空气”（是否真实实存在？沙沙漠）一般情况，，大气中水水蒸气的含含量小、变变化小，可可以近似看看作为“干干空气”。。第一节概述述湿空气湿空气是干空气与水蒸气的混合物。。湿空气中中水蒸气往往往处于过过热状态。。此时，湿空空气中的水水蒸气含量量的多少就就具有特殊殊意义了。。与湿空气有有关的常见见工业过程程空气温度与与湿度调节节过程、物物体的干燥燥过程、冷冷却水塔中中的水冷却却过程等。。分析湿空气气时的假定定：可将气相混混合物视为为理想气体体混合物；；当蒸汽凝结结成液相或或固相时，，液相或固固相中不包包含溶解的的空气；空气的存在在不影响蒸蒸汽与其凝凝聚相之间间的相平衡衡。未饱和空气气，饱和空气——未饱和和空气，指指所含的水水蒸气处于于过热状态态；饱和空空气则指其其中水蒸气处于于饱和。由理想气体体分压力定定律1801，，道尔顿定定律湿空气总压压力干空气分压压力水蒸气分压压力如果是环境境大气，则则为大气压压pb下标约定：：a——干空气的参数数v——水蒸气的参数数s——饱和水蒸气气参数无下标－含湿空气气（即湿空空气）参数数第二节湿空气及其其状态参数数一、绝对湿度，饱和空气气绝对湿度：单位容积(1m3)湿空气中包包含的水蒸蒸气质量(kg)，亦即水蒸蒸气的密度度在一定温度度下：湿空气中水水蒸气的分分压力愈大大，其绝对对湿度愈大大；湿空气中水水蒸气的分分压力不可能超过过该温度下水水蒸气的饱饱和压力水蒸气达到饱和时时，湿空气具具有该温度度下的最大大绝对湿度度，这时的的空气称为为饱和空气。湿空气未达达到饱和时时，其中水水蒸气的分分压力总小小于饱和压压力，水蒸蒸气处于过热状态，这时湿空气气为未饱和空气气。水蒸气的分分压力水蒸气饱和和压力二、相对湿度湿空气的绝对湿度度与同温度下饱和空气的分压力之比比——称为相对湿度或表示为———的变化范围围为0～1（0%～100%，对于饱和空空气，其相相对湿度为为1或100%））相对湿度愈小，表明明什么？相对湿度愈小，表示示空气中水水蒸气离饱饱和状态越越远，即越越干燥，此此时空气吸吸收水分的的能力越强强；反之空空气愈潮湿湿，吸湿能能力越弱。。★根据水蒸气气的理想气体状态方方程：和湿空气中中水蒸气组组元的状态态方程：以及理想气气体摩尔成分xv与分压力pv的关系，相相对湿度可可以表示为为：三、饱和蒸蒸汽压、露露点、绝热热饱和温度度未饱和湿空气达到饱饱和有三种种典型的途途径：1、温度不变的情况下，，水分向空空气中蒸发发，蒸汽的的分压力增增加，可以以达到饱和和空气状态态，如图中定温温过程A－－C。达到饱和和时，蒸汽汽分压力就就是对应此此空气温度度的饱和蒸汽压压力ps。等温2、保持湿湿空气中蒸汽分压力力不变，降低低湿空气温温度，也可可以达到饱饱和，如图A－B。B点的温温度为对应应于pv的饱和温度度，称为露点温度（简称露点），用td表示。生活中的实实例比比皆皆是等压3、在绝热条件下向湿空气气加入水分分，尽其蒸蒸发，也可可使空气达达到饱和，，如图A－G。G点为绝绝热饱和状状态，相应应的温度为为绝热饱和温温度，用Tw表示。绝热四、湿空气气的含湿量d定义：1kg干空气气所携带的的水蒸气质质量，称““含湿量”干空气的摩摩尔质量=28.97×103kg/mol水蒸气的摩摩尔质量=18.016×103kg/mol由分压力定定律可知：：理想气体体混合物中中各组元的的摩尔数之之比，等于于其分压力力之比四、湿空气气的含湿量d定义：1kg干空气气所携带的的水蒸气质质量，称““含湿量”干空气的摩摩尔质量=28.97×103kg/mol水蒸气的摩摩尔质量=18.016×103kg/mol由分压力定定律可知：：理想气体体混合物中中各组元的的摩尔数之之比，等于于其分压力力之比五、湿空气气的焓考虑到湿空空气中水蒸蒸气的质量量常变，而而干空气的的质量相对对稳定，所所以湿空气的比比焓是也相对于于单位质量量干空气而而言的：经验公式：：第三节相对湿度测测定？◆如果湿空气气未饱和，，则湿纱布布中的水分分吸热、汽汽化，向空空气扩散，，同时空气气也向湿纱纱布传热，，达到热平平衡。◆湿空气的的含湿量d越小，汽汽化越快，，吸热越多多，湿球温温度越低，，干湿球温温度计的温温差越大。。测量湿空气气真实温度度在温度计读读出干/湿湿球温度计计的温差后后，就可由由表格查到到对应的相相对湿度值值。第四节湿空气的焓焓-湿图一、湿空气气的焓-湿图（h-d图）h-d图由下列五五种线群组组成：＝100%饱和和空气曲线线把h-d图分成两部部分，曲线线以上为未未饱和湿空空气，曲线线以下无实实际意义。。湿空气1、等d线是一组平平行于纵坐坐标的直线线群。2、等焓线线（等h线）等h线是一组与横横坐标轴成135°的直直线群。等h线亦可看成为为定湿球温度度线（tw）湿空气3、等温线（（等t线）可见在h-d图上，定t线的斜率为正正，且随t增大斜率增大大。湿空气4、等相对湿湿度线（等）定线是一组组向上凸的曲曲线群。露点td是湿空气冷却却到＝100%时时的温度。因因此含湿量d相同，状态不不同的湿空气气具有相同的的露点。湿空气5、水蒸气分分压力线湿空气二、h-d图的应用根据2个独立立的湿空气参参数，可在图图上确定其它它剩余的湿空空气参数：第五节湿空气过程及及其应用一、等湿度度加热（或冷冷却）过程加热：1－2冷却：1－2`（t>td）特征：冷却至凝结，，t=td（与100%线相交），，出现水滴二、绝热加湿湿过程喷水加湿1－－2绝热加湿，增增加含湿量，，水分蒸发。。因与外界绝绝热，只能由由自身热量供供给，故温度度降低。小而不计小而不计二、绝热加湿湿过程喷水加湿1－－2绝热加湿，增增加含湿量，，水分蒸发。。因与外界绝绝热，只能由由自身热量供供给，故温度度降低。二、绝热加湿湿过程喷蒸汽加湿1－2’喷蒸汽喷水蒸气加湿湿，湿空气的的焓、含湿量量、相对湿度度均增加。三、冷却去湿湿过程湿空气被冷却却到露点温度度，空气为饱饱和状态，继继续冷却时将将有水蒸气凝凝结析出，达达到对湿空气气除湿的目的的，如图1-A-2四、绝热混合合过程终态3在初态态1与2的连连线上五、烘干过过程未饱和空气流流经湿物料，，吸收其水分分；为提高吸吸湿能力，需需先加热湿空空气。（加热热+吸湿），，图书例六、冷却塔塔图书例利用蒸发冷却却，将热水降降温，获得工工业用循环水水。温度、湿度与与大气压强物物理学告诉诉我们：“大大气压的变化化跟天气有密密切的关系．．一般地说，，晴天的大气气压比阴天高高，冬天的大大气压比夏天天高．”对这这段叙述可归归结为温度、、湿度与大气气压强的关系系问题．我我们们通常所称的的大气，就是是包围在地球球周围的整个个空气层．它它除了含有氮氮气、氧气及及二氧化碳等等多种气体外外，还含有水水汽和尘埃．．我们把含水水汽很少（即即湿度小）的的空气称“干干空气”，而而把含水汽较较多（即湿度度大）的空气气称“湿空气气”．不要以以为“干”的的东西一定比比“湿”的东东西轻．其实实，干空气的的分子量是28.966，而水汽的的分子量是18.016，故干空气气分子要比水水汽分子重．．在相同状况况下，干空气气的密度也比比水汽的密度度大．水汽的的密度仅为干干空气密度的的62％左右右．应当说，由于于大气处于地地球周围的一一个开放空间间，而不存在在约束其运动动范围的具体体疆界，这就就使它跟处于于密闭容器中中的气体不同同．对一个盛盛有空气的密密闭容器来说说，只要容器器中气体未达达到饱和状态态，那么，当当我们向容器器中输入水汽汽的时候，气气体的压强必必然会增加．．而大气的情情况则不然．．当因自然因因素或人为因因素使某区域域中的大气湿湿度增大时，，则该区域中中的“湿空气气”分子（包包括空气分子子和水汽分子子）必然要向向周围地区扩扩散．其结果果将导致该区区域大气中的的“干空气””含量比周围围地区小，而而水汽含量又又比周围地区区大．这犹如如在大豆中掺掺入棉籽时其其混合体密度度要小于大豆豆密度一样，，所以该区域域的湿空气密密度也就小于于其它地区的的干空气密度度．这样，对对该区域的一一个单位底面面积的气柱而而言，其重量量也就小于其其它干空气地地区同样的气气柱这也就告告诉我们，大大气压随空气气湿度的增大大而减小．就就阴天与晴天天而言，实际际上也就是阴阴天的空气湿湿度比晴天要要大，因而阴阴天的大气压压也就比晴天天小．我我们们知道，气体体分子的“碰碰撞”是产生生气体压强的的根本原因．．因而对大气气压随空气湿湿度而变化的的问题，我们们也可以由此此作出解释，，根据气体分分子运动的基基本理论，气气体分子的平平均速率：则气体分子的的平均动量（（仅考虑其大大小）由由此可见，，平均质量大大的气体分子子，其平均动动量也大（有有的文献①中中所言：“干干空气的平均均速度也大于于湿空气”，，是不正确的的）．而对相相同状况下的的干空气与湿湿空气来说，，由于干空气气中的气体分分子密度及分分子的平均质质量都比湿空空气要大，且且干空气分子子的平均动量量也比湿空气气大，因而湿湿度小的干空空气压强也就就比湿度大的的湿空气大．．当我们给盛有有空气的密闭闭容器加热的的时候，则其其压强当然也也会增大．而而对大气来说说情况就不同同了．当某一一区域的大气气温度因某种种因素而升高高时，必将引引起空气体积积的膨胀，空空气分子势必必要向周围地地区扩散．温温度高，气体体分子固然会会运动得快些些，这将成为为促进压强增增大的因素．．但另一方面面，随着温度度的升高，气气体分子便向向周围扩散，，则该区域内内的气体分子子数就要减少少，从而形成成一个促使压压强减小的因因素．而实际际的情况乃是是上述两种对对立因素共同同作用的结果果．至于这两两种因素中哪哪个起主要作作用，我们不不妨来看一看看大陆及海洋洋上气压随气气温变化的实实际情况．我我们说，夏季季大陆上气温温比海洋上高高，由于大陆陆上的空气向向海洋上扩散散，而使大陆陆上的气压比比海洋上低；；冬季大陆气气温比海洋上上低，由于海海洋上空气要要向大陆上扩扩散，又使大大陆上气压比比海洋上高．．而由此可见见，在温度变变化和分子扩扩散两个因素素中，扩散起起着主要的、、决定性的作作用．应当指指出，这里所所说的扩散，，是指