热力学第九章

热力学第九章第1页，课件共69页，创作于2023年2月研究对象

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2页，课件共69页，创作于2023年2月工程热力学的研究内容

1、能量转换的基本定律

2、工质的基本性质与热力过程3、热功转换设备、工作原理4、化学热力学基础绪论第3页，课件共69页，创作于2023年2月本章主要内容

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4页，课件共69页，创作于2023年2月§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1第5页，课件共69页，创作于2023年2月摩尔成分设混合气体由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6页，课件共69页，创作于2023年2月平均摩尔质量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M第7页，课件共69页，创作于2023年2月与xi的换算已知xi第8页，课件共69页，创作于2023年2月§9-2

分压定律和分容积定律Dalton’slawofpartialpressure分压力定律pTVpTVpTVpTV分压力pi第9页，课件共69页，创作于2023年2月分压定律pTVpTVpTVpTV分压力pi第10页，课件共69页，创作于2023年2月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11页，课件共69页，创作于2023年2月质量成分与混合物气体常数kJ/kg.K第12页，课件共69页，创作于2023年2月分容积定律pTVpTVpTVpTV分容积Vi容积成分＝摩尔成分第13页，课件共69页，创作于2023年2月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14页，课件共69页，创作于2023年2月§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15页，课件共69页，创作于2023年2月混合物总参数的计算质量守恒摩尔数守恒

分压定律第16页，课件共69页，创作于2023年2月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17页，课件共69页，创作于2023年2月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18页，课件共69页，创作于2023年2月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19页，课件共69页，创作于2023年2月混合物比参数的计算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]熵[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]ex第20页，课件共69页，创作于2023年2月混合物容积的计算分容积定律总容积比容[m3/kg][m3/kmol]第21页，课件共69页，创作于2023年2月§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

TxB

p

TxA

p

T1molA+B第22页，课件共69页，创作于2023年2月§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23页，课件共69页，创作于2023年2月同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24页，课件共69页，创作于2023年2月同T同p下理想气体绝热混合Ex损失ABp

TxB

p

TxA

p

T1molA+B混合前混合后混合前后Ex损失第25页，课件共69页，创作于2023年2月同T同p下理想气体绝热混合焓Ex损失第26页，课件共69页，创作于2023年2月举例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27页，课件共69页，创作于2023年2月举例解答O2N2第28页，课件共69页，创作于2023年2月举例解答混合熵增第29页，课件共69页，创作于2023年2月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30页，课件共69页，创作于2023年2月熵是状态参数，具有可加性

不同参数的混合熵第31页，课件共69页，创作于2023年2月湿空气＝（干空气＋水蒸气）空调、通风、烘干、冷却塔、储存§9-5湿空气的性质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第32页，课件共69页，创作于2023年2月冷却塔照片第33页，课件共69页，创作于2023年2月饱和蒸汽

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34页，课件共69页，创作于2023年2月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35页，课件共69页，创作于2023年2月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36页，课件共69页，创作于2023年2月

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37页，课件共69页，创作于2023年2月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38页，课件共69页，创作于2023年2月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39页，课件共69页，创作于2023年2月3、比湿度（含湿量）湿空气中干空气的量总不变，以此为计算基准

比湿度kg水蒸气/kg干空气？第40页，课件共69页，创作于2023年2月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§9-6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41页，课件共69页，创作于2023年2月湿空气的熵kJ/kg干空气.K第42页，课件共69页，创作于2023年2月湿空气的容积m3/kg干空气分压定律第43页，课件共69页，创作于2023年2月§9-7比湿度的确定和湿球温度无法直接测量,间接方法1.绝热饱和温度法d112mfTs12T2第44页，课件共69页，创作于2023年2月比湿度的确定空气d112mfTs12热力学第一定律水蒸气第45页，课件共69页，创作于2023年2月比湿度的确定d112mfTs12测得T1,T2,p第46页，课件共69页，创作于2023年2月湿球温度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47页，课件共69页，创作于2023年2月干球温度,湿球温度与露点温度图5-9干湿球温度计t=tw=tdTstwtdtt>tw>td第48页，课件共69页，创作于2023年2月§9-8

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49页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构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50页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构dh3、t线正斜率的直线

h等干球温度线t第51页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构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52页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构dhht4、

线ts=99.63oCd第53页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构dhht5、

线d第54页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构dhht6、露点tdpv下饱和湿空气td第55页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构dhht7、湿球温度tw绝热饱和温度tdtwt第56页，课件共69页，创作于2023年2月湿球温度与绝热饱和温度d112mfTs12热力学第一定律第57页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构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58页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构dhht8、热湿比12已知初态1过程斜率已知可确定终态第59页，课件共69页，创作于2023年2月焓湿图的结构dhht不同的pb不同的h-d图第60页，课件共69页，创作于2023年2月第61页，课件共69页，创作于2023年2月§9-9湿空气的基本热力过程

一、单纯加热或冷却过程d不变12qdh122’加热12放热12’hh第62页，课件共69页，创