理想气体混合气体及湿空气

3理想混合气体及湿空气

假定：

1.混合气体内部无化学反应，成分不变；

2.各组元气体都有理想气体的性质，

3.混合后仍具有理想气体的性质；

4.各组元气体彼此独立，互不影响。

相对成分=

分量

总量相对成分

混合气体质量kg

摩尔数kmol

容积m3项目

第i种组成气体绝对成分一、混合气体成分体积分数：质量分数：摩尔分数：？二、混合气体平均分子量和气体常数平均分子量混合气体的气体常数三、道尔顿分压力定律1、分压力在与混合物温度相同的情况下，每一种组成气体都独自占据体积V时，组成气体的压力称为分压力。用pi表示。T,V

p1T,V

p2T,V

p

nT,…

V

2、分压力定律混合气体的总压力等于各组成气体分压力之和，称为道尔顿(Dalton)分压定律四、混合气体的比热、内能、焓和熵1、混合气体比热容2、混合气体内能和焓内能和焓均为广延参数3、混合气体的熵熵为广延参数熵变1.混合气体的内能、焓、熵为其各组元相应参数的总和；

2.混合气体的比内能、比焓、比熵和比热为各组元的相应参数与质量成分乘积的总和，

3.混合气体的摩尔内能、摩尔焓等为各组元的相应参数与摩尔成分乘积的总和；

4.各组成的气体的参数均按其分压力和混合气体温度计算。例

试求空气在自由膨胀中比熵的变化量，已知初态空气的温度为，体积为，膨胀终了的容积

解：取整个容器内的空气为孤立系统（系统与外界无功、热及物质交换）即：湿空气教学目标：使学生了解空调工程中，湿空气是如何进行调节的，并能进行湿空气各种过程的热力计算。了解冷却塔的原理。知识点：湿空气的性质；湿空气的焓湿图；湿空气的基本热力过程。重点：湿空气的h-d图的使用，它是学习通风空调等课程不可缺少的理论基础。难点：由于学生未接触专业课程，因此湿空气在工程上进行的各种热力过程及其计算是本章难点。空调系统冷却塔图片一湿空气的相对湿度2.涉及湿空气的常见的工业过程

空气温度与湿度调节过程、物体的干燥过程、冷却水塔中的水冷却过程等。干空气与湿空气

干空气—不含水蒸汽的空气称为干空气。湿空气—含水蒸汽的空气称为湿空气。湿空气=干空气＋水蒸汽3.分析湿空气时假定：把气相混合物看作是理想气体混合物；当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相中不包含溶解的空气；空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的相平衡。以上假定在高压下可能导致较大的误差。4.下标约定：

a－干空气

v－水蒸汽

s－饱和水蒸汽－无下标为湿空气参数注意:其他教材有时上下标“w”代表水蒸气的参数，书本上用的是“v”!5.未饱和空气和饱和空气未饱和空气—是由干空气与过热蒸汽组成的混合物。饱和空气—是由干空气与饱和蒸汽组成的混合物。饱和空气=干空气+饱和蒸汽未饱和空气=干空气＋过热蒸汽所以空气饱和与否取决于t，pv

空气中的水蒸气空气达成饱和的途径

t不变，pv上升，pv=ps(t)pv不变，t下降t=ts(pv)6.绝对湿度和相对湿度绝对湿度单位容积的湿空气中包含的水蒸汽质量，也就是水蒸汽的密度。湿空气中水蒸汽的分压力愈大，其绝对湿度愈大；水蒸汽的分压力不可能超过该温度下水蒸汽的饱和压力。在一定温度下：水蒸汽达到饱和时，湿空气具有该温度下最大绝对湿度，这时的空气称为饱和空气。湿空气未达到饱和时，其中水蒸汽的分压力总小于饱和压力，水蒸汽处于过热状态，这时湿空气为未饱和空气。相对湿度

湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的绝对湿度的比值为相对湿度

=

0～100%，饱和空气的相对湿度为100%；相对湿度愈小，表示空气中水蒸汽距离饱和状态愈远，空气吸收水分的能力愈大，即愈干燥；反之空气愈潮湿。代入定义式中有：由于：即：相对湿度7.湿空气的含湿量(比湿度)在总压力P不变的情况下，一定的蒸汽分压力对应着一定的含湿量。在总压力P不变的情况下，相对湿度愈高，含湿量也愈高。

已知图中1、2、3各点在同一等压线上，试比较其ρv、及的大小解：1kg干空气与dkg的水蒸汽组成的湿空气，其密度：8.湿空气的密度J/kg·kJ/kg·kkg/m39.湿空气的焓

考虑到湿空气中水蒸汽的质量经常变化，而干空气的质量是稳定的，所以湿空气的比焓是相对于单位质量的干空气而言：经验公式：二湿空气的露点和湿球温度1、露点温度在给定的水蒸汽分压力下，使未饱和湿空气变成饱和湿空气时所对应的那个温度（水蒸汽分压力所对应的饱和温度)称为露点温度td

或简称露点。或开始结露的温度称为露点温度。干球温度计湿球温度计大气2干湿球温度计示意图气流吹过——湿份气化——表面降温——热量传递4035302520151050-5℃0102030405060708090Φ%-5℃0℃5℃10℃15℃20℃25℃30℃35℃40℃干球温度t湿球温度tw相对湿度干球温度t、湿球温度tw

、露点温度td之间的关系未饱和湿空气饱和湿空气三、湿空气的湿度图

为适应工程需要，已有计算湿空气参数及过程的计算机程序，本课程也提供了应用程序。有时为方便工程计算，常把湿空气状态参数之间关系制成图线。湿空气状态参数线图有多种型式，如焓湿(h-d)图、湿度（ω-t)图等。这里介绍湿度（ω-t)图，如图所示。在该图中具有以下定值线：(1)定干球温度线(=C)：湿度图以为横坐标，故定温度线就是一组垂直于横坐标的平行线，位置越靠右的定温线值越高。(2)定比湿度线(ω＝C)：湿度图以ω为纵坐标，故定比湿度线就是一组平行于横坐标的水平线，水平线的位置越高，ω值越大；(3)定相对湿度线(＝C)：在选定了绘制湿度图的总压力p后，由于水蒸汽饱和压力与温度一一对应，，故相对湿度是温度及比湿度的函数,，因此在湿度(ω-t)图上，定线的走向是ω增大则t增大，或ω减小则t减小，成为一条下凹的曲线。当ω不变时，则t减小φ增大，故位置越在图右上方的定φ线，其值越大。(4)定焓线(h＝C)：通常，在空调、烘干等工程中涉及的温度并不很高，所以由下式知，1.86t相对于2501可以忽略，故在湿度图上的定焓线，几乎是一组斜率为正的直线，在不变时ω越大h也越大，故焓值越大的定焓线越在图的右上方。(5)定湿球温度线(=C)：定湿球温度线近似平行于定焓线，位置越在图的右上方的值越大。由于露点td是下饱和空气(=100%)的温度，故td可以通过定ω线与＝100%线的交点的温度而求得。在有些湿度图上没有定线，那只要通过湿空气状态点作定焓线与为100%的线相交所得到的温度即为。四、湿空气的焓│湿图tst1t2t3t400d1d2d3d4d5t5-t0.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.56.06.5

水蒸汽的分压力pv×102PaΦ＝100%φ=常数H=常数温度t℃含湿量ωg/kg(干空气）四、湿空气的焓湿图及热湿比一.

h-图注意：h-图随P改变而改变A）制图依据B)线群介绍:h-ω图由下列五种线群组成：1、定湿线（等ω线）等ω线是一组平行于纵坐标的直线群。露点td是湿空气冷却到＝100%时的温度。因此含湿量ω相同，状态不同的湿空气具有相同的露点。2、定焓线（等h线）等h线是一组与横坐标轴成135°的直线群。等

h线亦可近似看成定湿球温度线（tw）3、定温线（等t线）

由H=1.005t+0.001d(2501+1.859t)，当t=定值时，H和d成直线变化关系。t不同时斜率不同。因此等t线是一组互不平行的直线，t愈高，则等t线斜率愈大。4、定相对湿度线（等

线）

定线是一组向上凸的曲线群。

＝100%饱和空气曲线把h-d

图分成两部分，曲线以上为未饱和湿空气，曲线以