工程热力学与传热学湿空气

工程热力学与传热学湿空气第一页，共二十五页，编辑于2023年，星期六第二页，共二十五页，编辑于2023年，星期六8.3湿空气的基本概念由于海洋、江河、湖泊等水分的蒸发，空气中总含有少量的水蒸气。湿空气是指含有水蒸汽的空气干空气是指不含有水蒸气的空气一、干空气和湿空气第三页，共二十五页，编辑于2023年，星期六湿空气：是干空气和水蒸气的混合物。一般湿空气中水蒸汽的分压力很低（0.003～0.004MPa），处于过热状态，性质接近于理想气体，可按理想气体处理，因此湿空气是理想气体混合物。理想气体状态方程和遵循的定律及理想气体混合物计算式都适用，但是湿空气中的水蒸汽含量会改变，因此湿空气又有一些特殊性质。第四页，共二十五页，编辑于2023年，星期六湿空气＝（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含量会由于蒸发和凝结而有可能变化。分压低(0.003~0.004MPa)理想混合气体下标约定：

A－干空气；w－水蒸气；s－饱和水蒸气；－无下标为湿空气参数第五页，共二十五页，编辑于2023年，星期六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。第六页，共二十五页，编辑于2023年，星期六第七页，共二十五页，编辑于2023年，星期六二、饱和湿空气、未饱和湿空气和露点湿空气的分类：按照湿空气中的水蒸汽所处状态不同可分为：饱和湿空气：由干空气和饱和水蒸汽组成的湿空气。此时Pw=Ps（湿空气温度所对应的饱和压力）。未饱和湿空气：由干空气和过热水蒸汽组成的湿空气。此时Pw<Ps

，湿空气中的水蒸汽处于过热状态，湿空气的温度不变，水蒸汽含量可增加，湿空气具有吸湿能力，故称为未饱和湿空气。第八页，共二十五页，编辑于2023年，星期六A1、未饱和湿空气干空气＋过热水蒸气Pw<ps(T)

TspwpsPvpwpsB加入水蒸气，pwAB第九页，共二十五页，编辑于2023年，星期六A2、饱和湿空气干空气＋饱和水蒸气Pw=ps(T)

TspwpsPvpwpsB温度一定，不能再加入水蒸气AB第十页，共二十五页，编辑于2023年，星期六从未饱和湿空气到饱和湿空气的途径1、T加水蒸气pw2、pw不变，TABＡＣ结露TＤ露点温度TspwpsABＣTＴＤ第十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期六露点温度：湿空气中水蒸汽分压力所对应的饱和温度，用Td表示。即在一定的Pw下未饱和湿空气冷却到饱和湿空气时（将结出露珠）的温度。Td=Ts（Pw）。所以Pw越大，Td也越大。当大气压力一定时，

Td↑→Pw↑→含水蒸汽量↑第十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期六露点是湿空气的一个重要状态参数。在空气调节中,为了减少湿空气中水蒸汽的含量,可设法使湿空气冷却到温度低于露点,水蒸汽便以水滴形式析出。露点对柴油机的低温腐蚀以及锅炉的运行管理有较大的影响。锅炉尾部的受热面以及空气预热器的堵灰和腐蚀,就是由于受热面的金属温度低于烟气中水蒸汽和二氧化硫气体的露点之故。一旦出现结露,如果水蒸汽和二氧化硫气体凝结,在受热面上将形成硫酸、就会造成严重腐蚀。防止堵灰和腐蚀的主要原则是设法避免烟气中的水蒸汽结露。第十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期六湿度：湿空气中所含水蒸气的量1、绝对湿度每1m3湿空气中所含的水蒸气的质量，用表示kg水蒸气/m3湿空气2绝对湿度和相对湿度实际上是在湿空气温度Ｔ和水蒸气分压力Pw状态下水蒸气的密度绝对湿度T,Pw下水蒸气的密度不常用第十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期六绝对湿度只能说明湿空气中水蒸汽实际含量的多少，而不能反映出湿空气中水蒸汽所处的状态，因此绝对湿度不能反映湿空气的吸湿能力。2、相对湿度湿空气中实际含有水蒸汽的质量与同温度下湿空气中可能含有最多的水蒸汽质量的比值。由绝对湿度定义知，即为湿空气中水蒸汽的分压力与相同温度的饱和湿空气中水蒸汽分压力之比。第十五页，共二十五页，编辑于2023年，星期六相对湿度＝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

第十六页，共二十五页，编辑于2023年，星期六相对湿度的测量相对湿度和干球温度及湿球温度有一定函数关系，查图可由干、湿球温度计读出查得相对湿度第十七页，共二十五页，编辑于2023年，星期六相对湿度的测量图中干球温度计是一支普通的温度计，而湿球温度计头部被尾端浸入水中的吸液芯包裹。当空气流过时，干球温度计指示出空气温度，或称为干球温度，用t表示。而湿球温度计反映的是吸液芯中水的温度，这个温度称为湿球温度，用tw表示。如果空气未饱和，吸液芯中的水将向空气中蒸发而使水温下降，同时空气与水之间的温差导致空气向吸液芯中的水传热，从而阻止水温不断下降，在达到平衡时湿球温度总低于干球温度，但比空气的露点高。空气中的相对湿度越小，蒸发越快tw值越低，干湿球温度差（t-tw）将越大。反之，相对湿度越大，则干湿球温度差（t-tw）将越小。当相对湿度为1时，干湿球温度相等。第十八页，共二十五页，编辑于2023年，星期六4035302520151050-5℃0102030405060708090Φ%-5℃0℃5℃10℃15℃20℃25℃30℃35℃40℃干球温度t湿球温度tw相对湿度第十九页，共二十五页，编辑于2023年，星期六3含湿量

以湿空气为工质的某些过程，如干燥、吸湿过程，干空气作为载热体或载湿体，它的质量或质量流量是恒定的，只是湿空气中的水蒸汽质量发生变化。为方便计算，湿空气的一些状态参数如含湿量、焓、气体常数、比体积、比热容等，都以单位质量干空气为基准。含湿量:单位质量干空气中含有水蒸汽的质量。用ｄ表示,其单位为g水蒸汽／kg干空气。第二十页，共二十五页，编辑于2023年，星期六含湿量不是以1kg湿空气为计算的基准,而是以1kg干空气作为计算的基准的。含湿量ｄ理解为与1kg干空气相混合的水蒸汽质量。由于湿空气可视为理想气体,对水蒸汽和干空气分别有第二十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期六四、湿空气的焓在湿空气总压力pb不变的情况下，水蒸汽分压力与湿空气的含湿量之间是一一对应关系。在湿空气总压力pb不变的情况下，相对湿度愈高，含湿量也愈高。湿空气的比焓：含有1kg干空气的湿空气的焓，它等于1kg干空气的焓和0.001dkg水蒸汽的焓之和。单位：kJ/kg第二十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期六工程上，取0oC时干空气的焓水蒸气的焓温度t下饱和水的焓