工程热力学课件-8

是一组向上凸 的线
h
d 0.622
ps(tt)
Bps(t)100%
100% 饱和线
上部未饱和线
下部无意义
0 干空气d=0
d
焓湿图的结构
4、 线
h
d ts=99.63oC h
ps(99.63)B
d 0 .6 2 2 p s (t) B p s(t)
0 .6 2 2 B B B
2
2676d K J / kg (干 )
1
1
1000
=1 0 0 0 h2 h1 2 6 7 6 d
接近定温线
原因分析：ma>>mv
d
五、绝热混合过程
d1
空调工程常用方法
ma1
mdcac
ma1ma2mac m a1d1m a2d2m acdc
d2 ma2 m a1h1m a2h2m achc
h2
h h1
3 2
qh 1d2d 1h 水 h 2 1
1
qh2 h1d2 d1h水
h2 h1
设t不变 12
设 不变 13
d
四、定温加湿过程
喷入饱和水蒸气:
105Pa，hv=2676KJ/kg
h2
q h 2 h1 0 .0 0 1 d h v h h1
pv=0.04bar
大气温度t=30oC
d td=28.98oC 冷水管t=20oC
s
ps
pv
湿空气的分子量及气体常数
M a 2 8 .9 7 M v 1 8 .0 2
M = ra M a rv M v

pa B
M
a

pv B
M
v

B -p v B
M
a

pv B
M
v

M
a

pv B
(M
• 间接蒸发冷却：湿空气通过间壁式换热器冷却室外空气； • 利用自然环境湿空气的干湿球温度差； • 受自然界大气湿球温度和水温影响较大；
• 直接蒸发冷却过程中的三种可能情况： • Tw=ts：绝热加湿降温； • Tw<ts：减焓、减湿、降温； • Ta>tw>ts：增焓、加湿、降温；
七、冷却塔中的热湿交换过程
Pv Vmv Rv T103
分压定律
P V T ( m a R a 0 .0 0 1 m v R v )
湿球温度tw
无法直接测量d、 φ，采用间接方法
1. 绝热饱和温度法
1
T1,d1, φ1
T2
T
绝热饱和器
2
液体水 t2
T2,d2,φ 2=1
Pv1
21
s
.
.
.
m v1 m e m v2
c p t1 d 1hv1 ( d 2 d 1 ) hl2 c p t 2 d 2 hv2

d1

c p (t2
t1 ) d 2 (hv2 hv2 hl2
hl2 )
只要测出t1,t2,ps2，就可得d1(φ1)
湿球温度tw
2. 干湿球温度法 湿纱布上水分蒸发
• 物质平衡：

.
ma
d1
.
me

.
ma
d2
.
.
m e m a (d2 d1)
d2
0.622
Ps2 BPs2
.
.
.
m a h1 m e hl2 m a h2
.
.
.
m a h1 m a ( d 2 d 1 ) hl2 m a h2
• 能量平衡： h1 ( d 2 d1 ) hl2 h2
mma1ad21mmaad122ddm1c a1mddac22ma2dc
ma1 hc h2 d c d 2 ma2 h1 hc d 1 d c
hc h2 h1hc
dc d2 d1dc
五、绝热混合过程
d1
h1
ma1
mdcac h
hc
h2
ma2 ma1 c
d
ma paV RaT
pa Rv pa 461.9

0.622 pv 0.622 ps
p pv
p ps
？
饱和度
表示湿空气饱和程度的另一个参数；
622 Pv
D d BPv BPs
ds 622 Ps
BPv
BPs
湿空气的焓
以单位质量干空气为基准，理想混合气体
tw td
t = tw= td
s
• 例题：8-1
§8-2 湿空气的焓湿图
湿空气的参数很多，有多少独立的变量
根据相律
rkf 2 3 pb, h , d
组元数 相数
2
1
固定
pb= 0.1MPa 焓湿图
焓湿图的结构
1、d 线
h
d=0 干空气
135度 h
2、 h 线
h 1 .0 0 5 t d ( 2 5 0 1 1 .8 6 3 t)
热湿平衡时： 蒸发热=对流热
tw绝热饱和温度
图5-9 干湿球温度计
湿球温度
能量平衡式:
h1(d2d1)cptw103h2 h1h2

t-tw

t-tw
图5-9 干湿球温度计
干球温度,湿球温度与露点温度
1 1
T
t = tw= ts(pv)
t > tw> td
t
1
例题8-4
2 2
1
1
2'
2’ 1
3
4
d
三、绝热加湿过程
d1
d2
h1
h2
t1
d2-d1 h水t2
h
向空气中喷水，汽化潜热 来自空气本身，t
蒸发冷却过程
h1d2d1h水h2
h1 h2
d t
1 0
2 1 d
四、定温加湿过程
d1
d2
h1
h2
t1 q
d2-d1 h水t2
h3
理想混合气体
分压低
p pa பைடு நூலகம்pv
湿空气与一般理想混合气体的最大区别
水蒸气的含量是变量!!
未饱和湿空气和饱和湿空气
过热蒸汽 水蒸气
饱和蒸汽
1、未饱和湿空气
T
ps
pv
干空气 ＋
过热水蒸气
pv < ps(T)
加入水蒸气，pv
s
未饱和湿空气和饱和湿空气
2、饱和湿空气
干空气 ＋
饱和水蒸气
T
ps
pv ＝ ps(T)
Ⅲ : h0,d0 Ⅳ : h0,d0 d
焓湿图的结构
8、热湿比 h 已知初态1
4000
过程斜率已知
可确定终态

h
2
1
t
100%
4
0
0
p
0
v

d
焓湿图的结构
不同的pb
h
不同的h-d图
h

t
100%
pv

d
例题8-3
§8-3 湿空气的基本热力过程
一、单纯加热或冷却过程
h
t h1 hw
tw td

t
100%
pv
d
焓湿图的结构
8、热湿比 h
h2 h1 h
d2 d1 d
Const
0
h
Ⅱ t 4000
Ⅰ Ⅲ 100%
h-d图上为直线
角系数：过Ⅳ程方向 p v
Ⅰ: h0,d0
与特征
Ⅱ : h0,d0
1
d2 ma2
2
1
hc

m a1h1 m a1
m a2h2 m a2
1,2,c点共线
dc

m a1d1 m a2d 2 m a1 m a2
d
c点在饱和线下面？
六、蒸发冷却过程
• 直接蒸发冷却：未饱和湿空气和水直接接触，水蒸发而从
周围湿空气中吸收汽化潜热，使水和湿空气温度降低；
温度一定，不能 再加入水蒸气
s
从未饱和到饱和的途径
1、 T 加水蒸气 pv
ab
2、 pv ，T
3、 pv 不变，T
T
ps
pv
b c
a
d
e
ac ad
结露 Td 露点温度
4、 v a e
s
结露与露点
Td = Ts(pv)
湿润的夏天水管上常出现水珠?
干燥的冬天pv小， td<0.0 oC 结霜
T
结雾？
湿空气的熵
s(T,p)S(T,p)masa(T,pa)mvsv(T,pv)
ma
ma
sa(T,pa)dsv(T,pv)
kJ/kg干空气.K
湿空气的比体积
1kg干空气的湿空气的容积 m3/kg
v V RaT(1Rv 0.001d)
ma
p
Ra
Pa Vma Ra T
vs RpaT(10.001606ds)
＝ 1 饱和湿空气 0 < < 1 未饱和湿空气 ＝ 0 干空气
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
3、含湿量
湿空气中干空气的量总不变，以此为计算基准
含湿量 d m v
ma
kg水蒸气/kg干空气
pvV d mv RvT pv Ra pv 287
hm H am aham am vhvhadhv kJ/kg干空气
工程上，取0oC时
干空气的焓 ha=0 饱和水的焓 hv=0
干空气的焓 ha cpt1.005t 温度t下 水蒸气的焓 hv25011.863t
h 1 .0 0 5 t d ( 2 5 0 1 1 .8 6 3 t)
d不变
h
1
2
2 2
1
1
2'
2’ 1
q
加热 h 1 2 q h 2 h 1 k J /k g 干 空 气
放热 h 1
2’q h 2 ' h 1 k J /k g 干 空 气 d
二、冷却去湿过程
d1 h1
d4 h4
q d1-d4 h水
h
h 1h 4 d 1 d 4h 水 q q h 1 h 4 d 1 d 4h 水
0 .6 2 2 1

t
100%
d
焓湿图的结构
5、p v 线 d
h h
d 0.622 pv

0 .6 2 2
p
v
B
p

v
B

t
100%
pv
d
焓湿图的结构
6、露点td h
pv下饱和
h
湿空气 1
td

t
100%
pv
d
焓湿图的结构
7、湿球温度tw h
绝热饱和温度
第八章 湿空气的性质
基本知识点
1.理解绝对湿度、相对湿度、含湿量、 饱和度、湿空气密度
2. 干球温度、湿球温度、露点温度 和角系数等概念的定义式及物理意义。
3.熟练使用湿空气的焓湿图。
4.掌握湿空气的基本热力过程的计算和 分析。
§8-1 湿空气的性质
空调、通风、烘干、冷却塔、储存
湿空气＝（干空气＋水蒸气）
a

M
v)
R 8314 M
湿空气的湿度
湿空气中所含水蒸气的量
1、绝对湿度
每1m3湿空气中所含的水蒸气的质量
mv

p vV R vT
绝对湿度
kg水蒸气/m3湿空气
mv V
pv RvT
1
vv
v
不常用
T , pv下水蒸气的密度
2、相对湿度
在相同的温度下： 0pvps(T)
相对湿度
pv ps
h 与 t 很接近
人为将 h 旋转135度
d
焓湿图的结构
3、t 线
h
等干球温度线
h

h d
t

2 5 0 1 1 .8 6 3t
C onst 0
正斜率的直线
t d
焓湿图的结构
4、 线
h

等相对湿度线 h 1 .0 0 5 t d ( 2 5 0 1 1 .8 6 3 t)