第十二章 理想气体混合物及湿空气

第十二章理想气体混合物及湿空气第一页，共五十四页，2022年，8月28日本章主要内容§12-2湿空气的一般概念§12-1理想气体混合物§12-3湿空气的性质

§12-4

湿空气的焓湿图§12-5湿空气的热力过程第二页，共五十四页，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§12-1理想气体混合物第三页，共五十四页，2022年，8月28日一、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第四页，共五十四页，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第五页，共五十四页，2022年，8月28日二、平均摩尔质量Meq和折合气体常数Rg,eq设混合气体的平均摩尔质量为Meq，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MeqGasconstantofgasmixtureeqeq第六页，共五十四页，2022年，8月28日三、分压定律和分体积定律pTVpTVpTVpTV分压力pi第七页，共五十四页，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八页，共五十四页，2022年，8月28日质量成分与混合物气体常数kJ/kg.K第九页，共五十四页，2022年，8月28日pTVpTVpTVpTV分体积Vi分体积定律第十页，共五十四页，2022年，8月28日四、

混合气体的参数计算质量，摩尔数，压力，体积，热力学能，焓，定压比热容，定容比热容，熵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）第十一页，共五十四页，2022年，8月28日混合物总参数的计算质量守恒摩尔数守恒

分压定律第十二页，共五十四页，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热力学能第十三页，共五十四页，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十四页，共五十四页，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]定容比热容熵第十五页，共五十四页，2022年，8月28日混合物体积的计算分体积定律总体积比体积[m3/kg][m3/kmol]第十六页，共五十四页，2022年，8月28日例12-1O2N2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过程的熵增。解：第十七页，共五十四页，2022年，8月28日例12-1解答O2N2

第十八页，共五十四页，2022年，8月28日例12-1解答混合熵增第十九页，共五十四页，2022年，8月28日例12-1解答混合熵增

第二十页，共五十四页，2022年，8月28日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。

第二十一页，共五十四页，2022年，8月28日熵是状态参数，具有可加性

不同参数的混合熵

g,i第二十二页，共五十四页，2022年，8月28日§12-2湿空气的一般概念湿空气研究对象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，单独研究第二十三页，共五十四页，2022年，8月28日湿空气＝（干空气＋水蒸气）湿空气与一般理想混合气体的最大区别是水蒸气的成分可能变化。分压低理想混合气体DryairAtmosphericair第二十四页，共五十四页，2022年，8月28日饱和蒸汽

一、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，pvInsaturatedair第二十五页，共五十四页，2022年，8月28日二、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Saturatedair第二十六页，共五十四页，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，Tac结露Td露点温度第二十七页，共五十四页，2022年，8月28日

Td=Ts(pv)三、露点Dew-point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=28.95oC

第二十八页，共五十四页，2022年，8月28日第二十九页，共五十四页，2022年，8月28日湿空气中所含水蒸气的量§12-3湿空气的性质1、相对湿度relativehumidity2、含湿量

Humidityratiodφ第三十页，共五十四页，2022年，8月28日1、相对湿度relativehumidity＝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(接近）程度

反映所含水蒸气的饱和程度

越湿润，吸水能力低

第三十一页，共五十四页，2022年，8月28日2、含湿量Specifichumidity

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？第三十二页，共五十四页，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3

湿空气的焓干空气的焓水蒸气的焓温度t下饱和水的焓hv=0ha=0干空气的焓第三十三页，共五十四页，2022年，8月28日4湿空气的熵kJ/kg干空气.K第三十四页，共五十四页，2022年，8月28日4

湿空气的比体积m3/kg干空气第三十五页，共五十四页，2022年，8月28日

§12-4

湿空气的焓湿图湿空气的参数很多，有多少独立的变量根据吉布斯相律组元数2pb,h,d焓湿图相数1固定Psychrometriccharts第三十六页，共五十四页，2022年，8月28日湿空气的焓湿图第三十七页，共五十四页，2022年，8月28日第三十八页，共五十四页，2022年，8月28日焓湿图的结构dhht1.等d线d=0为干空气2.等h线人为将等h线旋转135°135°3.等t线为正斜率的直线4.等φ线是一组向上凸的线φ=100％为饱和线。上部未饱和线，下部无意义φ=100％φ5.等pv线pv第三十九页，共五十四页，2022年，8月28日§12-5湿空气的热力过程

一、单纯加热或冷却过程d不变12q加热12放热12’hh加热过程简图第四十页，共五十四页，2022年，8月28日二、冷却去湿过程CoolingwithDehumidification第四十一页，共五十四页，2022年，8月28日qd1h1d4h4d1-d4h水第四十二页，共五十四页，2022年，8月28日三、绝热加湿过程d1h1d2h2d2-d1h水t1t2向空气中喷水，汽化潜热来自空气本身，t蒸发冷却过程绝热加湿示意图2dtφ第四十三页，共五十四页，2022年，8月28日向空气中喷蒸气，2＇第四十四页，共五十四页，2022年，8月28日四、绝热混合过程空调工程常用方法d1d2ma2ma1ma3d3绝热混合过程简图第四十五页，共五十四页，2022年，8月28日四、绝热混合过程dh12h3h23h1d1d2ma2ma1ma3d3ma1ma2例题第四十六页，共五十四页，2022年，8月28日例题dh12已知空气的t1=20oC，

p1=0.1MPa将其加热至t2=50oC，后送入干燥室，从干燥室排出时t3=30oC，求：1）2）从干燥室每吸收1kg水分所需空气量和加热量h2h13第四十七页，共五十四页，2022年，8月28日绝热加湿过程－等焓过程dh12d1h1d2h2d2-d1h水t1t2第四十八页，共五十四页，2022年，8月28日例题dh12h2h13根据t1=20oC，p1=0.1MPa，查图d1=8.9g水蒸气/kg干空气h1=42.8kJ/kg干空气根据d2=d1,t2=50oC查图h2=73.5kJ/kg干空气根据h3=h2,t3=30oC查图d3=17.0g水蒸气/kg干空气第四十九页，共五十四页，2022年，8月28日思考题1处于平衡状态的理想气体混合气体中，各种组成气体可以各自互不影响地充满整个体积，他们的行为可以与它们各自单独存在时一样，为什么？2理想气体混合物中各组成气体究竟处于什么样的状态？3为何阴雨天晒衣服不易干，而晴天则容易干？4何谓湿空气的露点温度？解释降雾、结露、结霜现象，并说明他们发生的条件5有人说热水流经冷却