工程热力学 课件 第十三章 湿空气

第十三章湿空气13-1概述未饱和空气和饱和空气湿空气是指含有水蒸气的空气，完全不含水蒸气的空气称为干空气湿空气是干空气和水蒸气的混合物，大气中水蒸气的分压力很低，可作为理想气体计算湿空气是理想气体混合物湿空气中水蒸气凝聚成的液相水或固相冰中不含有空气空气的存在不影响水蒸气与凝聚相的相平衡，相平衡温度为水蒸气分压力所对应的饱和温度以下标“a〞、“v〞、“s〞表示干空气、水蒸气和饱和水蒸气的参数，无下标时为湿空气参数湿空气总压力等于干空气分压力pa和水蒸气分压力pv之和，假设湿空气来自环境大气，那么未饱和湿空气：干空气和过热水蒸气组成的是未饱和湿空气温度为t的湿空气，当水蒸气的分压力pv低于对应于t的饱和压力ps时，水蒸气处于过热状态或饱和湿空气：干空气和饱和水蒸气组成的湿空气称为饱和湿空气，饱和湿空气吸收水蒸气的能力已经到达极限，假设再参加水蒸气将凝结为水滴析出露点湿空气内水蒸气的含量保持一定，分压力pv不变而温度逐渐降低，状态点将沿定压冷却线与饱和蒸汽线相交，交点温度即为对应于pv的饱和温度，称为露点〔td〕露点可在饱和水蒸气表或饱和湿空气表上由pv查得，也可用湿度计或露点仪测量析湿过程：到达露点后继续冷却，局部水蒸气会凝结成水滴析出，湿空气中的水蒸气状态将沿饱和蒸汽线变化，这时温度降低，分压力也降低13-2相对湿度和含湿量湿空气的相对湿度相对湿度φ：湿空气中水蒸气的分压力pv与同一温度、同样总压力的饱和湿空气中水蒸气分压力ps(t)的比值称为相对湿度相对湿度的大小直接反映了湿空气的吸湿能力，也反映出湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度，又称饱和度饱和蒸汽压ps可由水蒸气图表查出，也可由经验公式(13-3)计算作为枯燥介质的湿空气被加热到相当高的温度，ps(t)可能大于总压力p，此时φ定义为湿空气的含湿量含湿量〔比湿度〕d：1kg干空气所带有的水蒸气的质量为含湿量由理想气体分压力定律可得总压力一定时，湿空气的含湿量d只取决于水蒸气的分压力pv由于pv=φps，那么ps=f(t)，所以d=F(φ,t)湿空气的焓湿空气的比焓h：含有1kg干空气的湿空气的焓值，等于1kg干空气的焓和dkg水蒸气的焓之总和湿空气的焓值以0℃时的干空气和0℃时的饱和水为基准点，单位是kJ/kg(干空气)将ha和hv的计算公式代入可得

水蒸气比焓hv的精确值可由水蒸气图表查得，或以温度为t的饱和水蒸气焓h"代替湿空气的比体积1kg干空气和dkg水蒸气组成的湿空气，其比体积为其中Rg为湿空气的气体常数13-4湿空气的焓湿图湿空气的h-d图湿空气的h-d图是根据以下两式绘制而成的h-d图以1kg干空气量的湿空气为基准，纵坐标是湿空气的焓，单位为kJ/kg(干空气)，横坐标是含湿量d，单位为kg(水蒸气)/kg(干空气)，两坐标夹角为135º等湿线〔等d线〕：等d线是一组平行于纵坐标的直线群，露点td是湿空气冷却到φ=100%时的温度等焓线〔等h线〕：等h线是一组与横坐标成135º的平行直线，湿空气的湿球温度是沿等h线冷却到φ=100%时的温度等温线〔等t线〕：等t线是一组互不平行的直线，t愈高，等t线斜率愈大等相对湿度线〔等φ线〕：等φ线是一组上凸形曲线，总压p一定时，φ=f(d,t)p=0.101325MPa，湿空气温度等于或高于100℃时，φ=pv/p此时等φ线就是等d线φ=100%的等φ线称为临界线，将h-d图分成两局部，上部是未饱和湿空气，下部没有实际意义水蒸气分压力线：根据下式绘制pv-d关系曲线当d远小于0.622时，pv与d近似成直线关系h-d图都是在一定总压力下绘制的，不同的总压力线图不同h-d图的应用根据湿空气的两个独立状态参数可在h-d图上确定其它参数可以确定状态的两个独立参数有：干球温度t和相对湿度φ，干球温度t和含湿量d，干球温度t和湿球温度tw，露点td和焓h等13-5湿空气过程及其应用湿空气过程计算主要研究过程中湿空气焓值及含湿量与温度、相对湿度之间的变化关系一般方法为利用稳定流动能量方程〔不计动能差和位能差〕及质量守恒方程，并借助湿空气线图加热〔或冷却〕过程湿空气加热或冷却时，压力与含湿量均保持不变，在h-d图上沿等d线方向，加热过程湿空气温度升高，焓增大，相对湿度减小，冷却过程反之根据稳定流动能量方程，过程中吸热量〔或放热量〕等于焓差，即h1、h2分别为初、终态湿空气的焓值绝热加湿过程喷水加湿：在绝热条件下向湿空气喷水，增加其湿含量，加湿后空气的温度降低根据质量守恒，喷水量等于湿空气含湿量的增加或根据能量守恒，稳定流动且绝热不作功

由于，因此绝热喷水过程沿等焓线向d、φ增大，t减小的方向进行喷蒸汽加湿

根据质量守恒根据能量守恒喷入水蒸汽后，湿空气的焓、含湿量、相对湿度均增大冷却去湿过程冷却去湿：湿空气被冷却到露点温度后继续冷却，有水蒸气凝结析出，到达冷却去湿的目的。湿空气沿等φ线向d、t减小的方向一直保持饱和状态1kg干空气的凝水量为冷却水带走的热量为hl为凝结水的比焓，(d1-d2)hl为凝结水带走的能量绝热混合过程绝热混合：几股不同状态的湿空气流绝热混合，混合后的湿空气状态取决于混合前各股湿空气的状态及各流量比两股湿空气1和2，绝热混合后状态为3

根据干空气质量守恒湿空气中水蒸气质量守恒或

根据能量守恒联立求解并整理得或状态3在1—2连线上，点3将分割时与干空气质