清华大学热工基础工程热力学加传热学6第五章课件

第五章水蒸气与湿空气5－1

水蒸气的产生过程

气态工质气体蒸气：远离液态，一般可作为理想气体处理，如空气、燃气。

：靠近液态，一般不能作为理想气体处理，如水蒸气、氨蒸气等。

水蒸气来源丰富，耗资少，无毒无味，比热容大，传热好，有良好的膨胀和载热性能，是热工技术上应用最广泛的工质。蒸气是由液体汽化而产生的。

1液体汽化蒸发沸腾：任何温度下在液体表面进行的汽化现象，温度愈高愈强烈。

：沸腾是在给定压力所对应的温度下发生并伴随着大量汽泡产生的汽化现象。

pts饱和液体饱和蒸气饱和状态：液面上蒸气空间中的蒸气和液体两相达到动态平衡的状态。饱和压力ps、饱和温度ts：水蒸气：ps＝0.101325MPa，ts=100ºC2pt<tsv0ptsv'ptsvxptsv''pt>tsv水的定压加热过程：

湿饱和蒸气（湿蒸气）的干度x

mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量

mw-湿蒸气中饱和水的质量

未饱和水a饱和水b湿饱和蒸气c干饱和蒸气d过热蒸气e汽化潜热J/kg过热度35-2

水蒸气的状态参数

水在临界压力或高于临界压力下定压加热到临界温度时，不存在汽液分界线和汽液共存的汽化过程，再加热就直接成为过热蒸汽。一般情况下，水蒸气的性质与理想气体差别很大,为了便于工程计算，将不同温度和不压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过热蒸汽的状态参数列成表或绘成线算图。饱和水与饱和蒸气表

分为以温度为序（附录表5）和以压力为序（表6）两种。56未饱和水与过热蒸气表（附录表7）7

水蒸气的焓熵图C临界点CA下界线CB上界线

定压线

定容线

定温线

定干度线

湿蒸汽区的定压线就是定温线。95-3

水蒸气的基本热力过程分析目的：分析步骤：了解过程中水蒸气的状态变化规律，确定过程中水蒸气与外界的能量交换。

(1)

根据给定条件，在h-s图上（或水蒸气表中）查出初态的其它参数值;

(2)根据初态和过程特点以及终态的一个参数值，确定终态的其它参数值;

(3)根据热力学基本定律，结合过程的特点，计算过程中工质与外界交换的功量与热量。10定容过程：11定压过程：13定熵过程：

在热工计算中，遇到最多的是水蒸气的定压过程(如锅炉中水蒸气的产生与冷凝器中水蒸气的凝结)和绝热过程(蒸汽机或汽轮机中水蒸气的膨胀作功过程)。14蒸汽节流测量湿蒸汽的干度：151.未饱和湿空气与饱和湿空气未饱和湿空气：饱和湿空气：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。湿空气中的水蒸气已饱和，不能再吸收水份。定温吸湿过程1－3

172.露点露点：结露：湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td称为露点温度，简称露点。定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，凝结成水（过程1－2）。结霜：183.绝对湿度、相对湿度和含湿量湿度：湿空气中水蒸气的含量。

（1）绝对湿度

1m3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：

饱和湿空气的绝对湿度达到最大值水蒸气的气体常数：

19（3）含湿量

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。kg/kg(干空气)据理想气体状态方程：214.湿空气的相对分子质量、气体常数及密度干空气的相对分子质量:

水蒸气的相对分子质量:

湿空气的平均相对分子质量:

22湿空气的气体常数

湿空气的密度:每立方米湿空气所具有的质量。236.湿空气的焓－湿图

湿空气的焓-湿图是湿空气工程计算的重要工具。

（1）定焓线簇

h0、h1、

h2、h3

…（2）定含湿量线簇d1、

d2、d3

…（3）定温线簇

t0、t1、

t2、t3

…（4）定相对湿度线簇

1、

2、

3

…255-5

湿空气的基本热力过程

1.

加热吸湿过程

工程上的干燥处理过程，如谷物、木材、药材、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，通常先对湿空气进行加热。由于加热过程中湿空气的含湿量不变，但随着温度升高，相对湿度降低，湿空气的吸湿能力增强。

265-6

干湿球温度计

将干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。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布的水分蒸发,吸收汽化潜热，使湿纱布中的水温降低，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，这一温度值称为湿球温度tw。干球温度计：测量空气温度t湿球温度计:测量湿球温度tw29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、湿球温度之差就愈小；当湿空气的相对湿度等于1时，湿空气为饱和湿空气，干球温度与湿球温度相等。干、湿球温度之差可以表征空气相对湿度的大小，它们之间的关系可以表达为根据干湿球温度计测量的干、湿球温度就可以由上式确定空气相对湿度的大小。30第五