工程热力学 13湿空气-wyz-2013

工程热力学

EngineeringThermodynamics

Chapter13HumidAir

湿空气工程热力学

EngineeringThermodynamics§13-1未饱和湿空气与饱和湿空气

Unsaturatedhumid

AirandSaturatedhumid

Air

§13-2绝对湿度、相对湿度和含湿量

Absolutehumidity,RelativeHumidityandHumidityContent

§13-3湿空气的焓-含湿量图

Enthalpy—humiditycontentdiagramofhumidair§13-4湿空气的热力过程

ThermodynamicprocessofhumidairSummarySAM§13-1未饱和湿空气与饱和湿空气UnsaturatedHumid

AirandSaturatedHumid

AirSAMThermalEnergyEngineeringDpt.

6-2湿空气humidair：mixtureofdryairandwatervapor(moisture).Atnormaltemperatureandpressure，thepartialpressureofvaporofhumidairisrelativelylow,whichcanbetakenasidealgas，therefore,thehumidaircanbetreatedasideal-gasmixture.SAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-3

通常，湿空气中水蒸气的含量很少，低于空气温度所对应的饱和压力，即湿空气中水蒸气处于过热蒸汽的状态。未饱和湿空气unsaturatedhumid

air

：过热蒸汽+干空气饱和湿空气saturatedhumid

air

：饱和蒸汽+干空气A-C:不变，湿空气温度降低，当湿空气温度降低到对应的水蒸气饱和温度时，湿空气由未饱和湿空气转变为饱和湿空气。SAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-3

露点温度（露点）DewPoint

：湿空气中水蒸气分压力对应的饱和温度（即C点温度）①可用露点计或温度计测得；②利用饱和水蒸气表或图查得。露点计是一个装有易挥发液体乙醚的表面镀铬的金属容器。由于乙醚挥发需要吸收热量，使整个容器的温度不断下降，当镀铬的金属表面开始失去光泽，这时温度计所示的温度，即露点温度。

在测量露点温度过程中，湿空气总压力p以及分压力pv和pa都保持不变，仅是露点计周围湿空气的局部温度下降到td。所以，金属表面的结露过程是一个等压冷却饱和过程。SAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-3

§13-2

绝对湿度、相对湿度和含湿量Absolutehumidity,RelativeHumidityandHumidityContent

每立方米湿空气中含有水蒸气的质量。1.绝对湿度absolutehumidity：

其数值等于湿空气温度及水蒸气分压力所确定的状态下水蒸气密度。①绝对湿度是描述湿空气中水蒸气含量大小的状态参数，它与水蒸气的分压力成正比；②在一定的温度下，饱和湿空气的绝对湿度最大，它仅是温度的函数。可看出：SAMSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-4

2.相对湿度relativehumidity:

在相同温度下未饱和湿空气的绝对湿度和饱和湿空气的绝对湿度的比值。

若按理想气体状态方程近似计算，则：相对湿度表示湿空气中水蒸气含量的饱和程度，也说明湿空气进一步吸收水蒸气的能力。↓→湿空气越远离同温度下的饱和状态，湿空气越干燥，吸湿能力越强。表示干空气，吸收水蒸气的能力最大。表示饱和湿空气，若温度不变此时的吸水能力为零。SAMSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-5

相对湿度常用毛发湿度计或干湿球温度计测定。干球温度即为湿空气的温度，湿球温度主要取决于相对湿度。饱和湿空气，湿布中的水份不能蒸发，未饱和湿空气，且相对湿度越小，干、湿球的差值越大。SAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-6

湿球温度在数值上等于湿空气的绝热饱和温度。

湿空气经历一个绝热饱和过程所达到的温度，称为该湿空气的绝热饱和温度，它又可称为理论湿球温度，或热力学湿球温度。

湿空气的绝热饱和过程又可近似看成定焓过程。SAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-7

湿空气的三种饱和过程，可用水蒸气坐标图体现。g/kgDASAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-7

3.含湿量humiditycontent

相对于单位质量干空气的湿空气所含有的水蒸气的质量。若按理想气体近似计算：一般p一定，d取决于pv则p、t

一定时，d取决于φ则：取SAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-8

结论：SAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-8

例13-1(p246)

设大气压力为0.1MPa，温度为30℃，相对湿度为60%,试求湿空气的露点温度、绝对湿度及含湿量。1.湿空气的焓

enthalpy

of

humidairSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-8

§13-3湿空气的焓-含湿量图

Enthalpy—humiditycontentdiagramofhumidairkJ/kgDAkJ/kgkJ/kg∴kJ/kgDA湿空气的焓基准规定：0℃时，干空气的焓及饱和水的焓为零。湿空气的比焓为1kg干空气的焓和dg水蒸气的焓之和。SAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-9

注意：①湿空气中水蒸气的焓基准，与水蒸气图表的基准（三相点温度0.01℃时，u'≡0）是不同的，但相差甚小。因此，在湿空气的计算中，仍可使用水蒸气图表。②湿空气的上述基准并非唯一的。由于行业的不同，或因湿空气应用场合的不同，对于干空气可选用不同的基准温度。因此，在使用有关湿空气的图表时，应有意识地注意它的基准。2.Structureofdiagram(1)constanthumiditycontentline(2)constantenthalpyline(3)constanttemperatureline(4)constantrelativehumidityline(5)relationbetweenhumiditycontentandvaporpartialpressureSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-9

工程上，最常采用的是总压力为0.1MPa的焓湿图。SAMSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-14

例13-2(p248)湿空气压力为0.1MPa、温度为30℃、相对湿度为60%，试由h-d图求湿空气的露点温度、焓、含湿量、水蒸气的分压力及湿球温度。T↑，h↑，↓,1.加热过程

heating:heatingprocessisnormallyachievedunderconstantpressure.feature：d

=const，pv

=constSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-10

§13-4湿空气的热力过程

Thermodynamicprocessofhumidair一．湿空气的典型热力过程吸热量2.冷却及冷却去湿过程Coolinganddehumidificationfeature：T↓，h↓，↑

(1)coolingofunsaturatedhumidairSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-10

(2)coolinganddehumidificationfeature：d

=const，pv

=const放热量h↓,T↓,d↓,pv↓,但φ不变（φ=1）。湿空气的焓降等于冷却介质带走的热量及冷凝水带走的热量之和。3.绝热加湿过程

AdiabatichumidifyingSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-12

在绝热的条件下湿空气吸收水分，使其含湿量增加的过程称为绝热加湿过程。

由于绝热加湿过程中水分蒸发成水蒸气要从空气中吸热，从而使湿空气的温度降低，所以该过程又称为蒸发冷却过程。

绝热加湿过程中，对应单位质量干空气的湿空气吸收的水分为d2-d1

，则湿空气的焓增就是由于水蒸气带进的焓值

∴

湿空气的绝热加湿过程可近似看成定焓过程。4.绝热混合过程AdiabaticmixingSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-13

混合后的状态3取决于混合前的流量、状态。合流态3的确定∶干空气质量守衡∶水蒸气质量守衡∶4.绝热混合过程Adiabaticmixing--2SAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-13

图示量段法∶即合流点3必在12的连线上，且在偏大流量一侧。SAMSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-14

1．空气调节过程例13-3

设大气压力为0.1 MPa，温度为30 ℃，相对湿度为80%。如果利用空气调节设备使温度降到10 ℃去除水分，然后加热到20 ℃，试确定所得空气的相对湿度。

二．湿空气热力过程实例SAMSAMThermalEnergyEngineeringDpt.6-14

2．物料干燥过程湿空气在干燥箱中的过程可近似看成定焓过程。例13-4(参252，不完全相同)

物料烘干装置如图所示。已知进入加热器的空气状态为t1＝20℃,φ1＝60％，被加热到t2＝50℃后，进入烘干室。若从烘干室流出时的空气温度为t3＝30℃，试求从物料中吸收1kg水分所需的干空气质量，以及在加热器中所需的热量。如果从烘干室流出的空气已达到饱和状态，其结果又将怎样？SAMSummaryConcep