理想气体混合物和湿空气

理想气体混合物和湿空气第一页，共六十九页，2022年，8月28日基本知识点1.理解绝对湿度、相对湿度、含湿量、饱和度、湿空气密度3.熟练使用湿空气的焓湿图。

4.掌握湿空气的基本热力过程的计算和分析。

2.干球温度、湿球温度、露点温度和角系数等概念的定义式及物理意义。第二页，共六十九页，2022年，8月28日第九章

理想混合气体和湿空气Ideal-GasMixturesandWetAir第三页，共六十九页，2022年，8月28日研究对象

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，单独研究第四页，共六十九页，2022年，8月28日本章主要内容

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、湿空气第五页，共六十九页，2022年，8月28日§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1MassFraction第六页，共六十九页，2022年，8月28日摩尔成分molefraction设混合气体由1,2,3,…,i,…k种气体组成摩尔数第i种组元气体的摩尔成分：各组元摩尔成分之和为1第七页，共六十九页，2022年，8月28日平均摩尔质量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MGasconstantofgasmixture第八页，共六十九页，2022年，8月28日与xi的换算已知xi第九页，共六十九页，2022年，8月28日§9-2

分压定律和分容积定律Dalton’slawofadditivepressures:Thepressureofagasmixtureisequaltothesumofthepressureseachgaswouldexertifitexistedaloneatthemixturetemperatureandvolume

pTVpTVpTVpTV分压力pipartialpressure第十页，共六十九页，2022年，8月28日分压定律pTVpTVpTVpTV分压力pi第十一页，共六十九页，2022年，8月28日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第十二页，共六十九页，2022年，8月28日质量成分与混合物气体常数kJ/kg.K第十三页，共六十九页，2022年，8月28日Amagat’slawofadditivevolumes:

Thevolumeofagasmixtureisequaltothesumofthevolumeseachgaswouldoccupyifitexistedaloneatthemixturetemp.andpressure

pTVpTVpTVpTV分容积Vipartialvolume第十四页，共六十九页，2022年，8月28日分容积定律pTVpTVpTVpTV分容积Vi容积成分＝摩尔成分volumefraction第十五页，共六十九页，2022年，8月28日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第十六页，共六十九页，2022年，8月28日§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（除总容积）第十七页，共六十九页，2022年，8月28日混合物总参数的计算质量守恒摩尔数守恒

分压定律第十八页，共六十九页，2022年，8月28日混合物比参数的计算加权性[kJ/kg][kJ/kmol]注意：各组成气体混合气体内能第十九页，共六十九页，2022年，8月28日混合物比参数的计算[kJ/kg][kJ/kmol]注意：各组成气体混合气体焓第二十页，共六十九页，2022年，8月28日混合物比参数的计算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]定压比热容[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]定容比热容第二十一页，共六十九页，2022年，8月28日混合物比参数的计算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]熵[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]ex第二十二页，共六十九页，2022年，8月28日混合物容积的计算分容积定律总容积比容[m3/kg][m3/kmol]第二十三页，共六十九页，2022年，8月28日§9-4同T同p下理想气体绝热混合熵增

典型的不可逆过程ABp

TxA

p

TxB

p

T1molA+B第二十四页，共六十九页，2022年，8月28日§9-4同T同p下理想气体绝热混合熵增ABp

TxB

p

TxA

p

T1molA+B多组元第二十五页，共六十九页，2022年，8月28日同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0.2kmolO2与0.8kmolN2，同T同p下混合成1kmol0.2kmolH2与0.8kmolO2，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第二十六页，共六十九页，2022年，8月28日同T同p下理想气体绝热混合Ex损失ABp

TxA

p

TxB

p

T1molA+B混合前混合后混合前后Ex损失第二十七页，共六十九页，2022年，8月28日同T同p下理想气体绝热混合焓Ex损失第二十八页，共六十九页，2022年，8月28日举例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：第二十九页，共六十九页，2022年，8月28日举例解答O2N2第三十页，共六十九页，2022年，8月28日举例解答混合熵增第三十一页，共六十九页，2022年，8月28日举例解答混合熵增第三十二页，共六十九页，2022年，8月28日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。第三十三页，共六十九页，2022年，8月28日2．8混合气体的性质

混合气体的分压力

:维持混合气体的温度和容积不变时，各组成气体所具有的压力

道尔顿分压定律:维持混合气体的温度和压力不变时，各组成气体所具有的容积。阿密盖特分容积定律：混合气体的总容积V等于各组成气体分容积Vi之和。即：混合气体的分容积：第三十四页，共六十九页，2022年，8月28日有关定义质量成分定义式：容积成分定义式：摩尔成分定义式：某组元气体的质量混合气体总质量某组元气体的容积混合气体总容积组元气体的摩尔数混合气体总摩尔数第三十五页，共六十九页，2022年，8月28日湿空气＝（干空气＋水蒸气）空调、通风、烘干、冷却塔、储存§11-1湿空气的性质湿空气与一般理想混合气体的最大区别水蒸气的含量是变量!!分压低理想混合气体第三十六页，共六十九页，2022年，8月28日冷却塔照片第三十七页，共六十九页，2022年，8月28日饱和蒸汽

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＋过热水蒸气pv<ps(T)

Tspvps加入水蒸气，pv第三十八页，共六十九页，2022年，8月28日2、饱和湿空气未饱和湿空气和饱和湿空气干空气＋饱和水蒸气pv＝ps(T)

Tsps温度一定，不能再加入水蒸气第三十九页，共六十九页，2022年，8月28日从未饱和到饱和的途径Tspvps1、T加水蒸气pvab3、pv不变，Tabaddc2、pv，Tac4、vaee结露Td露点温度第四十页，共六十九页，2022年，8月28日

Td=Ts(pv)结露与露点湿润的夏天水管上常出现水珠?

冷水管t=20oCTsdpv=0.04bar大气温度t=30oCtd=28.98oC干燥的冬天pv小，

td<0.0oC结霜结雾？

第四十一页，共六十九页，2022年，8月28日湿空气中所含水蒸气的量湿空气的湿度1、绝对湿度每1m3湿空气中所含的水蒸气的质量kg水蒸气/m3湿空气绝对湿度T,pv下水蒸气的密度不常用第四十二页，共六十九页，2022年，8月28日2、相对湿度＝1饱和湿空气

在相同的温度下：相对湿度＝0

干空气

0<<1

未饱和湿空气

表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度

反映所含水蒸气的饱和程度

越干燥，吸水能力强

越湿润，吸水能力低

第四十三页，共六十九页，2022年，8月28日3、含湿量湿空气中干空气的量总不变，以此为计算基准

含湿量kg水蒸气/kg干空气？第四十四页，共六十九页，2022年，8月28日以单位质量干空气为基准，理想混合气体kJ/kg干空气工程上，取0oC时§11-2湿空气的焓、熵和容积干空气的焓水蒸气的焓温度t下饱和水的焓hv=0ha=0干空气的焓第四十五页，共六十九页，2022年，8月28日湿空气的熵kJ/kg干空气.K第四十六页，共六十九页，2022年，8月28日湿空气的容积1kg干空气的湿空气的容积m3/kg分压定律第四十七页，共六十九页，2022年，8月28日§11-3

湿球温度无法直接测量,间接方法1.绝热饱和温度法d112mfTs12T2第四十八页，共六十九页，2022年，8月28日湿球温度2.

干湿球温度法图5-9干湿球温度计t-twt-twt=tw=ts(pv)球面上蒸发热=对流热tw绝热饱和温度第四十九页，共六十九页，2022年，8月28日干球温度,湿球温度与露点温度图5-9干湿球温度计t=tw=tdTstwtdtt>tw>td第五十页，共六十九页，2022年，8月28日§11-4

湿空气的焓湿图与热湿比湿空气的参数很多，有多少独立的变量根据相律组元数2pb,h,d焓湿图相数1固定pb=0.1MPa第五十一页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的结构d=0干空气dh2、

h线1、d线

h与

t

很接近

人为将

h旋转135度

h135度第五十二页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的结构dh3、t线正斜率的直线

h等干球温度线t第五十三页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的结构dh是一组向上凸的线

h等相对湿度线t4、

线饱和线

上部未饱和线

下部无意义

干空气d=0

第五十四页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的结构dhht4、

线ts=99.63oCd第五十五页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的结构dhht5、

线d第五十六页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的结构dhht6、露点tdpv下饱和湿空气td第五十七页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的结构dhht7、湿球温度tw绝热饱和温度tdtwt第五十八页，共六十九页，2022年，8月28日湿球温度与绝热饱和温度d112mfTs12热力学第一定律第五十九页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的结构dhht8、热湿比h-d图上为直线ⅣⅠⅡⅢⅠ:Ⅱ:Ⅲ:Ⅳ:角系数：过程方向与特征第六十页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的结构dhht8、热湿比12已知初态1过程斜率已知可确定终态第六十一页，共六十九页，2022年，8月28日焓湿图的