混合气体与湿空气

混合气体与湿空气第1页，课件共37页，创作于2023年2月学习导引

本章实际上是前面内容的延伸，主要介绍了混合气体和湿空气中的一些相关概念和术语，同时介绍了相应的求解方法，其中湿空气的焓湿图是以后学习和工程应用的基础。第2页，课件共37页，创作于2023年2月学习要求

1.理解混合气体的分压力、分体积、成分表示、折合摩尔质量、折合气体常数等概念及意义。2.掌握混合气体成分的换算、分压力和比热容的计算方法。3.理解湿空气、未饱和湿空气和饱和湿空气的概念和意义。4.掌握湿空气状态参数的意义及其计算方法。5.熟悉湿空气焓湿图的结构，能熟练应用焓湿图查取湿空气参数。第3页，课件共37页，创作于2023年2月本章难点

1.湿空气的基本概念和状态参数较多，理解这些参数的物理意义以及在湿空气热力过程中的作用和计算方法有一定难度。2.湿空气焓湿图上有较多的定值线簇，容易混淆，熟练应用焓湿图查取湿空气参数有一定难度，应结合例题与习题加强练习。第4页，课件共37页，创作于2023年2月第一节混合气体的性质指由两种或两种以上不发生化学反应的气体组成的混合物。

什么是混合气体?如:烟气、空气

当混合气体中的每一种组成气体都是理想气体时，由它们组成的混合气体也可以看作是理想气体,具有理想气体的一切特性。

第5页，课件共37页，创作于2023年2月一、混合气体的分压力和分体积1.分压力

分压力:每一种组成气体在混合气体的温度下，单独占有整个体积V时，所产生的压力称为该组成气体的分压力，用符号pi表示。第6页，课件共37页，创作于2023年2月

道尔顿分压定律:混合气体的压力等于各组成气体分压力之和，即

道尔顿分压定律仅适用于理想气体。

混合气体分压力第7页，课件共37页，创作于2023年2月2.分体积

分体积:每一种组成气体处于混合气体的温度、压力条件下时，单独占据的体积，称为该组成气体的分体积，用符号Vi表示。

亚美格分体积定律：混合气体的总体积V，等于各组成气体分体积Vi之和,即

上式仅适用于理想混合气体。第8页，课件共37页，创作于2023年2月二、混合气体的成分表示方法与换算

成分:混合气体中各组成气体的含量与混合气体总量的比值。

混合气体的性质不仅取决于热力学参数如压力、温度等，还取决于混合气体的组成成分。

质量分数三种常用成分:体积分数摩尔分数

第9页，课件共37页，创作于2023年2月混合气体的成分1.质量分数

混合气体中某组成气体的质量mi与混合气体总质量m的比值，称为该组成气体的质量分数，用符号gi表示，即

第10页，课件共37页，创作于2023年2月混合气体的成分2.体积分数

混合气体中某组成气体的分体积Vi与混合气体总体积V的比值，称为该组成气体的体积分数，用符号ri表示，即

第11页，课件共37页，创作于2023年2月混合气体的成分3.摩尔分数

混合气体中某组成气体的摩尔数ni与混合气体总摩尔数n的比值，称为该组成气体的摩尔分数，用符号xi表示，即

第12页，课件共37页，创作于2023年2月混合气体的成分三种成分间的换算ri

xi

ri与xi

:

gi与ri:

Mi和M分别表示某组成气体与混合气体的摩尔质量。

第13页，课件共37页，创作于2023年2月三、混合气体的折合摩尔质量和

折合气体常数1.折合摩尔质量M已知ri(或xi)和Mi

:已知gi和Mi:2.折合气体常数Rg已知M

:取决于组成气体的种类和成分第14页，课件共37页，创作于2023年2月四、分压力的确定说明:某组成气体的分压力等于混合气体的总压力与该组成气体体积分数的乘积。

第15页，课件共37页，创作于2023年2月五、混合气体的比热容混合气体温度升高（或降低）时，气体所吸收（或放出）的热量，等于各组成气体温度升高（或降低）时所吸收（或放出）的热量之和。

设组成气体有:c1、c2、c3、……、cn，g1、g2、g3、……、gn

则混合气体有:第16页，课件共37页，创作于2023年2月

例6-1某烟气按体积成分分析如下：二氧化碳10％，氧气5％，氮气75％，水蒸气10％。烟气的总压力为101.3kPa。试求该烟气的气体常数及各组成气体的分压力。

解：根据式（6-11）可求出烟气的折合摩尔质量为

所以，该烟气的气体常数为又由式（6-14），可得各组成气体的分压力为第17页，课件共37页，创作于2023年2月第二节湿空气的性质湿空气

自然界中存在的空气都是湿空气。

干空气+水蒸气完全不含水蒸气不变的整体

含量或状态有可能改变

湿空气可视为理想混合气体。

制冷工程中,空气中水蒸气的影响不能忽略。

即为一种混合气体如结露第18页，课件共37页，创作于2023年2月一、湿空气的总压力和分压力

1.湿空气的总压力和分压力

上式中，下标v代表水气，a代表干空气

。

湿空气的总压力等于干空气分压力和水蒸气分压力之和在采暖和空气调节等工程中所处理的湿空气就是大气，因此有

当地大气压

道尔顿定律

第19页，课件共37页，创作于2023年2月2.饱和湿空气和未饱和湿空气

饱和湿空气

未饱和湿空气根据其中水蒸气所处状态（pv，t）的不同，湿空气可分为:

(干)饱和蒸汽

干空气

+

干空气

+

过热蒸汽

pv＜

ps(t)Pv=ps(t)ps(t):同温度下水蒸气的饱和压力如图中A点定温(t)吸湿A-B,Pv增大至Ps如图中B点定温(t)加入水蒸气析出水滴饱和湿空气吸收水蒸气的能力达到极限;升温可继续吸湿。

如大气第20页，课件共37页，创作于2023年2月二、湿空气的湿度

湿度:湿空气中水蒸气的含量。

含湿量相对湿度绝对湿度三种湿度第21页，课件共37页，创作于2023年2月

Rg,v

——水蒸气的气体常数，Rg,v

461.5J（kg

K）。

1.绝对湿度

——

1m3湿空气中所含水蒸气的质量，称为绝对湿度。即湿空气中水蒸气的密度：湿空气的湿度绝对湿度只能说明湿空气中实际所含水蒸气的多少，而不能说明湿空气的干、湿程度或吸湿能力的大小。

第22页，课件共37页，创作于2023年2月饱和湿空气干空气未饱和湿空气2.相对湿度

——湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度之比称为相对湿度。

值越小，空气越干燥，吸湿能力越强；

值越大，空气越潮湿，吸湿能力越弱。一定温度下，水蒸气的分压力越大，相对湿度也就越大，湿空气越接近饱湿空气

湿空气的湿度第23页，课件共37页，创作于2023年2月3.含湿量d——含有1kg干空气的湿空气中所含有的水蒸气质量称为含湿量或比湿度。

kg/kg（干空气)Rg,v

461.5J/（kgK）

Rg,a

287J/（kgK）对大气，湿空气的湿度第24页，课件共37页，创作于2023年2月三、湿空气的温度

1.干球温度t2.湿球温度tw

测量湿球温度。

湿球温度的高低取决于湿空气的温度和湿度。当空气的温度一定时，湿度越大，测得的湿球温度越接近空气的干球温度，当空气中的水蒸气达到饱和状态时，测得的湿球温度与干球温度相等。

干球温度不能反映湿空气中水蒸气含量的多少和湿空气是否还具有吸收水蒸气的能力。测量湿空气的真实温度。

第25页，课件共37页，创作于2023年2月对未饱和湿空气，湿纱布中的水分蒸发吸热使水温降低，空气热量传给湿纱布中的水，若水蒸发所需的热量大于空气向水传递的热量时，则水温继续下降，直到纱布表面水蒸发所需的热量正好等于空气向水传递的热量时，纱布中的水温则不再下降，达到平衡，这个稳定的温度就称为湿球温度。整个蒸发和传热过程可以近似看作是定焓过程。

湿球温度的测量原理:湿空气的温度第26页，课件共37页，创作于2023年2月饱和湿空气

未饱和湿空气——湿空气中水蒸气分压力pv所对应的饱和温度称为露点温度td

，简称为露点。即开始结露时的温度。如图中A点ps(t):同温度下水蒸气的饱和压力含湿量d不变,定pv下降温,A→C,Pv(t)=Ps(t)如图中C点如大气湿空气的温度3.露点温度td在空气调节中，常常利用露点来控制空气的干、湿程度。

继续降温,t﹤td结露当t﹤td,湿空气中的水蒸气凝结成水滴并分离出来结霜

td﹤0°C第27页，课件共37页，创作于2023年2月湿空气的温度4.t、tw与td间的关系除干球温度外，湿球温度、露点温度都与湿空气中的水蒸气的含量有关，对不饱和湿空气:对饱和湿空气:所以t＞tw＞tdt

tw

td第28页，课件共37页，创作于2023年2月四、湿空气的焓

湿空气的焓：

H

Ha

Hv

maha

mvhv湿空气的焓等于干空气的焓与水蒸气的焓之和

湿空气的比焓：

kJ/kg（干空气）

工程中，取0

C时ha=0，且cp

1.005kJ/（kg·K）,则

湿空气中hv，可用查表法或公式法求取。湿空气的干球温度

第29页，课件共37页，创作于2023年2月湿空气的焓1.查表法已知由未饱和水与过热水蒸气的热力性质表

t,pv

湿空气中水蒸气的分压力或已知t,pb

,d附表6直接查得hv

因此第30页，课件共37页，创作于2023年2月湿空气的焓2.公式法取水的三相点为基准

例6-2

第31页，课件共37页，创作于2023年2月第三节湿空气的焓湿图

利用焓湿图可方便地确定湿空气的状态参数，分析计算湿空气的热力工程。

（2）定焓线簇

h0、h1、

h2、h3

…（1）定含湿量线簇

d1、

d2、d3

…（3）定温线簇

t0、t1、

t2、t3

…（4）定相对湿度线簇

1、

2、

3

…（5）水蒸气分压力线pv1.焓湿图的构成:第32页，课件共37页，创作于2023年2月焓湿图２.湿空气焓湿图的应用

（1）确定状态参数（2）确定露点温度

pb确定时，只要已知d、h、t、

、pv中的任意两个状态参数，就可确定状态点，并查出其余参数。

不同状态的湿空气，只要其含湿量d相同，则具有相同的露点。

第33页，课件共37页，创作于2023年2月焓湿图（3）确定湿球温度（4）表示和计算湿空气的状态变化过程

湿空气的湿球温度