化工原理课件-142-干燥静力学

14.2干燥静力学14.2.1湿空气的状态参数14.2.2湿空气的湿度图及应用14.2.3水分在气—固两相间的平衡14.2干燥静力学14.2.1湿空气的状态参数114.2.1湿空气的状态参数

注意：湿空气中的各种有关性质均以1kg绝干空气为基准一、空气中水分含量的表示方法1.水汽分压pV与露点td露点：总压一定的情况下，将不饱和空气等湿降温至饱和时空气的温度。实验测定：在总压不变的条件下将空气与不断降温的冷壁相接触，直至空气在光滑的冷壁表面上析出水雾，此时的冷壁温度称为露点。

14.2.1湿空气的状态参数注意：湿空气中2结果分析：水汽分压为pV的湿空气在露点温度下达到饱和状态水汽在温度为td时对应的饱和蒸汽压为pd

结果分析：水汽分压为pV的湿空气在露点温度下达到饱和状态32.空气的湿度H定义：1kg干空气所带有的水汽量，单位是kg/kg干气特例：——饱和湿度2.空气的湿度H定义：1kg干空气所带有的水汽量，单位是k43.相对湿度定义计算例如：总压为101.3kPa，空气温度低于100℃。①②3.相对湿度定义计算例如：总压为101.3kPa，空气温度5相对湿度的意义空气中水汽已饱和，不能再接纳水分愈小，空气距离饱和越远，可接纳的水分愈多湿度H只能表示出水汽含量的绝对值，而相对湿度却能反映出湿空气吸收水汽的能力。结论之间的函数关系相对湿度的意义空气中水汽已饱和，不能再接纳水分愈小，空气距离6【例14-1】湿空气中水的蒸汽分压pV=17.5mmHg，总压p=760mmHg，求20℃时的相对湿度

；若空气分别被加热到50℃和120℃，求

值。【例14-1】74.干、湿球温度在空气流中放置一支普通温度计，所测得空气的温度为t，相对于湿球温度而言，此温度称为空气的干球温度。(1)干球温度(2)湿球温度条件：a.大量空气与少量水接触b.空气流速足够大(>5m/s)，气温不太高，能排除热辐射与流动条件对测量的影响。4.干、湿球温度在空气流中放置一支普通温度计8单位时间由空气向湿纱布传递的热量动态平衡的条件单位时间自湿纱布表面汽化水分所需的热量单位时间由空气向湿纱布传递的热量动态平衡的条件单位时间自湿纱9单位时间由空气向湿纱布传递的热量单位时间自湿纱布表面汽化水分所需的热量

湿空气在温度tw下的饱和湿度，kg水/kg干气当流速足够大时，热、质传递均以对流为主，且kH及α都与空气速度的0.8次幂成正比，一般在气速为3.8～10.2m/s的范围内，比值α/kH近似为一常数(对水蒸汽与空气的系统，α/kH=0.96～1.005)。此时，湿球温度tw为湿空气温度t和湿度H的函数。单位时间由空气向湿纱布传递的热量单位时间自湿纱布表面汽化水分105绝热饱和温度tas

绝热饱和温度：空气绝热增湿至饱和时的温度。气体放出的显热＝液体汽化潜热过程特点：

降温增湿等焓计算基准：1kg干空气5绝热饱和温度tas绝热饱和温度：空气绝热增湿至饱和时的116.湿球温度tw与绝热饱和温度tas的关系tw：大量空气与少量水接触，空气t、H不变；tas：大量水与一定量空气接触，空气降温、增湿。tw：是传热与传质速率均衡的结果，属于动平衡；tas：是由热量横算与物料衡算导出的，属于静平衡。tw与tas数值上的差异取决于α/kH与cH两者之间的差别。

对于空气-水体系tw≈tas6.湿球温度tw与绝热饱和温度tas的关系tw127.湿空气的t，tw，td，tas的关系饱和湿空气：t＝tw(tas)＝td不饱和湿空气：t>tw(tas)>td7.湿空气的t，tw，td，tas的关系饱和湿空气：13二、与过程计算有关的参数1.湿空气的焓

湿空气的焓I:1kg干空气及其所带H

kg水汽所具有的焓，kJ/kg干气。焓是状态函数，焓变是状态函数的增量。焓的基准状态：干气体0℃的气体水汽0℃的液态水二、与过程计算有关的参数1.湿空气的焓湿141kg干空气的焓1kg水汽的焓湿空气的焓I1kg干空气的焓1kg水汽的焓湿空气的焓I15干气比热容，空气为1.01kJ/（kg•℃）蒸汽比热容，水汽为1.88kJ/（kg•℃）0℃时水的汽化热，取2500kJ/（kg•℃）湿空气的比热容（湿比热容）cpH

湿空气的比热容：将1kg干空气和其所带的Hkg水蒸气的温度升高1℃所需的热量。空气-水系统

干气比热容，空气为1.01kJ/（kg•℃）蒸汽比热容，水162.湿空气的比体积

湿空气的比体积vH：指1kg干气及所带的Hkg水汽所占的总体积，单位m3/kg干气。在常压下1kg干空气的体积为在常压下Hkg水汽的体积为常压下温度为t℃、湿度为H的湿空气比体积为2.湿空气的比体积湿空气的比体积vH：指1kg干17湿空气密度压力为p(Pa)、温度为t℃、湿度为H的湿空气比体积为湿空气密度压力为p(Pa)、温度为t℃、湿1814.2.2湿空气的湿度图及应用约束方程独立变量:HpVIttwtd

p一定时独立参数：两个独立参数的选取tHIH14.2.2湿空气的湿度图及应用约束方程独立变量:19一、空气-水体系的I-H图1.等I线2.等H线3.等t线4.等线一、空气-水体系的I-H图1.等I线2.等H线3.20①当H一定时，t↑，↓，吸收水汽能力↑。所以湿空气进入干燥器之前须先经过预热以提高其温度和焓值有利于载热外，同时也是为了降低相对湿度而有利于载湿；②=100%的线称为饱和曲线此线上方为未饱和区域此线下方为过饱和区域ps=100kPa=p,H=常数说明:一定,t≥99.7℃①当H一定时，t↑，↓，吸收水汽能力↑。所以21二、空气-水体系的H-t图1.等t线(等干球温度线)2.等H线(等湿度线)3.等线(等相对湿度线)4.绝热冷却线(等湿球温度温度线)

二、空气-水体系的H-t图1.等t线(等干球温度线)22三、湿度图的应用1.确定空气的状态确定唯一的空气状态点A

2.加热与冷却过程①加热过程H不变,t↑,↓,I↑②冷却过程t1→t2

t2≥tdH不变,t↓,↑,I↓t2＜tdt1→tdH不变td→t2三、湿度图的应用1.确定空气的状态确定唯一的空气状态点A23【例14-2】在总压为101.3kPa下，空气的温度为20℃，湿度为0.01kg水/kg干气。试求：1.φ、td、

tw；2.总压p与湿度H不变，将空气温度提高至50℃时的φ；3.温度t与湿度H不变，将空气总压提高至120kPa时的φ；4.若总压提高至300kPa，温度仍为20℃，每100m3原来的湿空气所冷凝出来的水分量？【例14-2】在总压为101.3kPa下，空气的温度为20℃2414.2.3水分在气—固两相间的平衡一、湿物料中水分含量的表示方法1.湿基含水量wkg水/kg湿料2.干基含水量Xkg水/kg绝干物料

3.二者关系

14.2.3水分在气—固两相间的平衡一、湿物料中水分含25二、水分与物料的结合方式①附着水分②毛细管水分湿物料内毛细管中所含的水分湿物料表面的机械附着的水分③溶胀水分物料细胞壁或纤维皮壁内的水分④化学结合水分靠化学结合力与物料结合的水分水分种类二、水分与物料的结合方式①附着水分②毛细管水分湿物料26①附着水分②毛细管水分③溶胀水分④化学结合水分直径大的毛细管直径小的毛细管以机械力与物料结合以化学力与物料结合①附着水分②毛细管水分③溶胀水分④化学结合水分直径大27三、结合水分与非结合水分总水分=结合水分+非结合水分pe=ps的水分（附着水分和直径大的毛细管中的水分）

pe<ps的水分（溶胀水分、直径小的毛细管中的水分、化学结合水分）三、结合水分与非结合水分总水分=结合水分+非结合水分p28三、干燥平衡曲线1.平衡蒸汽压曲线物料中只要有非结合水分存在而不论其数量多少其平衡蒸汽压pe=pw.当含水量减少时，非结合水分不复存在，此后首先除去结合较弱的水，余下的是结合较强的水，因而平衡蒸汽压pe逐渐下降。三、干燥平衡曲线1.平衡蒸汽压曲线物料中只要有非结292.平衡含水量与空气相对湿度曲线

平衡水分：某物料与一定状态的空气（t,)接触,物料中的水分不再因与空气的时间延长而发生变化。此时物料中所含水分称为该物料在一定状态下的平衡水分。2.平衡含水量与空气相对湿度曲线平衡水分：30平衡水分的特点：a.平衡水分因物料种类不同而有很大的差别b.同一种物料的平衡水分也因空气状态不同而异c.平衡水分代表物料在一定空气状态下能被干燥的限度.平衡水分的特点：a.平衡水分因物料种类不同而有很大的差别b31四、平衡水分与自由水分根据物料在一定的干燥条件下其中所含水分能否用干燥的方法除去来划分自由水分能被干燥除去的水分平衡水分不能被干燥除去的水分水分能否被干燥除去四、平衡水分与自由水分根据物料在一定的干燥条32五、平衡水分、自由水分、结合水分、非结合水分间的差异项目平衡水分自由水分结合水分非结合水