工程热力第十三章

1湿空气=干空气(dryair)+水蒸气(watervapor)湿空气是理想气体混合物vappp一.未饱和湿空气(unsaturatedair)和饱和湿空气(saturatedair)svttp过热空气未饱和所以空气饱和与否取决于t，pvgRRM空气中的水蒸气svttp饱和空气饱和2如/C1102030/kPa0.65561.22792.33854.2451stp0.6556kPavp若空气中20C未饱和1C饱和空气达成饱和的途径t不变，pv上升，pv=ps(t)pv不变，t下降，t=ts(pv)3二.露点—dewpoint湿空气中水蒸气压力pv所对应的饱和温度，td=ts(pv)。4一.相对湿度（饱和度）--humidityj——湿空气中水蒸气的分压力与同温度同总压力下的饱和湿空气中水蒸气分压力的比值。10)2jj=0干空气0j1未饱和空气j=1饱和空气吸湿能力下降§13-2相对湿度(therelativehumidity)和含湿量(humidity;humidityratio)()vvsssppppj1vvvgvvvvvgvppvRTpvRT注：1）当tts（p），如在1atm时，t100℃时，由于水蒸汽的最大压力（饱和压力）psp,max,maxvvvsvpppppppj此时5二.含湿量d——每kg干空气中所含水蒸气的质量讨论：a）当p一定时，vpdtpb一定时，，当j)升温吸湿原理dps0.6220.622(vvvvvvaaaaaavvmMnMppdmMnMpppkgpp水蒸气/kg干空气）0.622svsspppdppjjj6已知图中1、2、3各点在同一等压线上，试比较其ρv、φ及d的大小。解：321vvvppp123butTTT321sssppp321vvv321ddd123jjj7三.湿空气的焓湿空气的比焓是指含有1kg干空气的湿空气的焓值，它等于1kg干空气的焓和1kg水蒸气的焓之和。(kJ/kgaavvavaamhmhHhhdhmm干空气)湿空气的焓值是以0℃时的干空气和0℃时的饱和水为基准点。当温度变化的范围不大（一般不超过100℃），可使用以下经验式计算：/(/({}1.005{}{}(25011.86{})kJkgkgkghtdt℃℃干空气）干空气）＝8四.干球温度t—dry-bulbtemperature，湿球温度tw--wet-bulbtemperature和绝热饱和温度t’w—adiabatic-saturationtemperature1.干、湿球温度计(wet-and-dry-bulbthermometer;psychrometer)原理9干湿球温度计10wdttt2.几点说明：'wwtt•绝热饱和温度与湿球温度几乎相等。•干球温度、湿球温度（绝热饱和温度）和露点温度三者的关系：当空气饱和时取等号。•空气的焓值h相同，则其湿球温度tw近似相等。•空气的含湿量d相同，则其露点温度td相等。11五.湿空气的比体积—1kg干空气和dkg水蒸气所组成的湿空气的体积。3,,,(1)m/()1287461111ggigigagvRTvdkgpddRwRRRddd干空气六.湿空气其他状态参数按1kg干空气加dkg水蒸气的理想气体混合物计算。注：湿空气中水蒸气的参数可以通过查水和水蒸气的热力性质表确定，也可以按理想气体性质计算。1250m3的房间内空气t1=30°c，Φ1=60%，被等压冷却到T2=10°c。已知pb=0.1013MPa求：1）初态时td，d1及H；2）凝结水量Δmv；3）放热量QPapcts42413011查表解：1）ctpPaPappDPvsv38.21,6.254442416.01111查表据kgDAkgpppdvv0160.06.2544101013.06.2544622.0622.061Papppvba4.987556.2544101013.061113kgTRVpmagaa78.5627330287504.987551,12）12DPttkgdmmav91.068.570160.01kgDAkJtdth06.713086.125010160.030005.1)86.12501(005.11111kJhmHa8.403406.7178.561122221.1227vssvpPapppkgDAkgpppdvbv00763.0622.0222kgddmmav4785.000763.00160.078.5621kgDAkJtdth27.2986.12501005.12222143）kJhhmQa58.237206.7127.2978.561215§13-4湿空气的焓-湿图—psychrometricchart当p一定，湿空气的状态可用t、φ、d(pv、td)、h(tw)等参数表示，但只有两个是独立变量。湿空气的参数计算可用解析法和线图法。本章重点介绍线图法。一.h-d图tdth86.12501005.1注意：h-d图随pb改变而改变，湿空气的状态变化若涉及到Pb（总压力）的变化，将不能使用h-d图。A）制图依据sspppdjj622.01617B）线群介绍总体说明（图13-5、图13-6）：•两图均以1kg干空气量的湿空气为基准；•纵坐标为h（kJ/kg（干空气）），横坐标为d（kg（水蒸气）/kg（干空气））；•两坐标夹角为135度；•图13-5：t=-20℃~50℃，p=0.1MPa；•图13-6：t=0℃~250℃，p=0.1013MPa。182）定h线（定tw线）1）定d线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。因此，含湿量d相同、状态不同的湿空气具有相同的露点。一组平行于横坐标的直线群。绝热增湿过程近似为等h过程，湿空气的湿球温度tw(近似等于绝热饱和温度tw')是沿等h线冷却到φ=100%时的温度。因此，焓值相同状态不同的湿空气具有相同的湿球温度。193）定t线由h=1.005t+(2501+1.86t)d，当湿空气的干球温度t=定值时，h和d间成直线变化关系。t不同时斜率不同。因此等t线是一组互不平行的直线，t愈高，则等t线斜率愈大。4）定φ线等φ线是一组上凸形的曲线。sspppjj622.0所以总压力p一定时，φ=f(d,t)。因d20h-d图都是在一定的总压力p下绘制的，水蒸气的分压力最大也不可能超过p。因此当湿空气温度等于或高于100℃时，φ定义为φ=pv/p。等φ线就是等d线，所以各等φ线与t=100℃的等温线相交后，向上折与等d线重合。φ=0，即干空气状态，这时d=0，所以它和纵坐标线重合。jj1622.0dφ=100%的等φ线是临界线，它将焓湿图分为两部分：上部是未饱和空气，φ1；φ=100%曲线上各点是饱和湿空气。下部无实际意义。215）水蒸气分压力线vvavpppppd622.0622.0dpdpv622.0当d0.622时，则pv与d近似成直线关系。所以图中d很小那段的pv为直线。该曲线画在φ=100%等湿线下方，pv的单位为kPa6）定v线22二.h-d图应用0.1,20C,65%pMPatj已知：湿空气求：其他参数44.0kJ/kg16.89.3g/kg13.5C1.3kPawdvhtcdtp干空气干空气例1根据湿空气的任何两个独立参数，可在h-d图上确定湿空气的状态点，从而可以读取其他参数。230.1MPa,30C,25Cwptt已知：湿空气求：其他参数d76.0kJ/kg67%18.2g/kg23C2.8kPavhdtpj干空气干空气例224§13-5湿空气过程及其应用湿空气热力过程求解的共同步骤：1.画出流程草图；2.在h-d图上画出过程；3.写出水及干空气的质量守恒方程；4.写出能量方程；一般利用稳流方程，不计动能差和位能差；5.利用解析法或h-d图确定质、能方程中各参数；6.求解。25一.加热或冷却过程21qhhh26二.绝热加湿过程（1）喷水加湿质量守衡：,,21()mlmaqqdd能量守衡：,121,,212122112()()()0mamalmallqhddqhqhhddhhddhhh27（2）喷蒸气加湿质量守衡：,,21(')mvmaqqdd能量守衡：2121'(')vhhddh28三.冷却除湿过程1kg干空气的凝水量：,12,mlmaqddq冷却水带走的热量：1212()()lqhhddh29四.绝热混合过程干空气质量守恒：,3,1,2mamamaqqq水蒸气质量守恒：,3,1,2,33,11,22mvmvmvmamamaqqqqdqdqd能量守恒：,33,11,22mamamaqhqhqh联立求解，得：,12323,231312331mamaqddhhqddhh30t1=20°c，Φ1=60%的空气在加热器中被加热到温度t2=50°c然后进入干燥器，流出干燥器时空气温度t=37.7°c，若空气压力近似不变，为0.1MPa，试求：1）加热终了时空气相对湿度；2）是物料蒸发1kg水分，需要多少kg干空气；3）设干空气的质量流量为5000kg/h，加热器每小时向空气加入多少热量。t（°c）20253035404550ps（kPa）2.33683.17124.24175.62177.37499.581712.35531解：kPapcs3368.220,因为加热器内过程含湿量d不变，而vbvpppd622.0过程中pb保持不变，所以kPappvv40208.112kPappsv40208.13368.26.0132%35.11355.1240208.1355.1222250,svcsppkPap21845.840208.110040208.1622dkggd干空气3219.735086.12501845.8001.050005.1hkgkJh干空气333386.12501001.0005.1tdth111186.12501001.0005.1tdth干空气kgkJ55.422086.12501845.8001.020005.133干空气kggtthd73.137.3786.12501001.07.37005.119.7386.12501001.0005.13333所以，使物料蒸发1kg需：干空气干空气kgdm71.2041000hkJhhmQh15320055.4219.73500012加热器加入空气热量：干空气kggddd885.4845.873.132334某空调系统从户外引进38°c，Φ=30%的新鲜空气与从冷却盘管来的t=10°c，Φ=100%的空气混合，若户外空气占20%（以干空气计），计算混合后空气的温度及相对湿度。（p=1105Pa）%1001011ct绝热混合，521312321aaaammddddmm而解：从h-d图干空气干空气kgkJhkggd5.297.711%303822ct干空气干空气kgkJhkggd7.704.12223533333622sspppd或在h-d图上连接1，2，用d3=8.5与之相交，从交点读出t=14.5°c，Φ=0.83。干空气kggddd5.87.74.125333