12理想气体混合物及湿空气讲解

二 未饱和湿空气和饱和湿空气 过热蒸汽 未饱和湿空气 饱和湿空气
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
12-3 湿空气
2、饱和湿空气 干空气 ＋ 饱和水蒸气
pv ＝ ps(T)
T
ps
温度一定，不能再加入水蒸气。
s
12-3 湿空气
1 T 加水蒸气 从未饱和到 2 3
12-3 湿空气
一 干空气和湿空气 地球上的大气由氮、氧、氩、二氧化碳、水蒸气及极微 量的其他气体组成。 干空气：完全不含水蒸气的空气。干空气可看作是不变 的整体。 湿空气：干空气与水蒸气的混合物。 应用：空调、通风、烘干、冷却塔、储存等。 湿空气中水蒸气分压力很低，一般处于过热状态。因此，
湿空气中水蒸气也可作为理想气体计算，故而湿空气是理 想气体混合物，理想气体遵循的规律有理想气体混合物的 计算公式都可以应用。
12-3 湿空气
下标约定：a －干空气 s－饱和水蒸气 v －水蒸气 －无下标为湿空气参数
湿空气＝（干空气＋ 水蒸气 ） 分压低（0.003~0.004MPa， 一般处于过热状态，可按理 想气体计算）
理想气体混合物
p pa pv
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!!
12-3 湿空气
12-1 理想气体混合物
处理气体混合物的基本原则 1）混合气体混合物的组分都处理想气体状态，则混合气体也 处理想气体状态； 2）混合气体可作为某种假想气体，其质量和分子数与组分气 体质量之和及分子数之和相同。 平均摩尔质量， 折合摩尔质量
pV m混 Rg ,eq T
M eq Rg ,eq R
u fu T
h fh T
12-2 理想气体混合物的比热容、 热力学能、焓和熵
4 熵
S Si mi si
s wi si
dT dpi ds d wi si wi dsi wi c pi Rgi pi T
定比热容
pi ,2 T2 s wi c pi ln wi Rgi ln T1 pi ,1
第十二章本章基本要求Fra bibliotek理想气体混合物及湿空气
1. 熟练掌握理想混合气体的有关定律、基本概念和基本计算 2. 熟练掌握湿空气的有关基本概念: 理解绝对湿度、相对湿度、 含湿量、饱和度、湿空气密度、干球温度、湿球温度、露点 温度和角系数。 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。
平均气体常数， 折合气体常数
n混 ni
n混M 混 ni M i
理想气体混合物可作为Rg，eq和Meq的“某种”理想气体。
12-1 理想气体混合物
1 分压力定律和分体积定律 （1） 分压力定律
分压力——组分气体处在与混合气体相同容积、相同温 度单独对壁面的作用力。
pV nRT
pV n1RT 1
pv
a b
a c
pv , T
饱和的途径
pv , T
ae
a d
4 v
T
ps
pv
b c d e s
a
结露 Td 露点温度
v
12-3 湿空气
三 露点
湿空气中水蒸气压力 pv 所对应的饱和温度，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。
12-2 理想气体混合物的比热容、 热力学能、焓和熵
1 比热容
c wi ci Cmp CmV R
xiCm ,i Cm c p cV Rg ,eq
U mi ui u ( wi ui ) m m
2 热力学能 U U i
3 焓
H H i
H mi hi h ( wi hi ) m m
pV1 n1RT
pV2 n2 RT
pVi ni RT
分体积定律 适用于理想气体
n n1 n2 V V1 V2
ni Vi
ni Vi
12-1 理想气体混合物
2 混合气体的成分
质量分数 设混合气体由 1, 2 , 3,…, i,… k 种气体组成
V V1 V2 V3
Vi
Vk Vi
i 1
k
第 i 种组元气体的体积分数：
Vi Vi i V n 1
Vi i V
各组元体积分数之和为1
12-1 理想气体混合物
三种分数之间的关系
Vi ni i xi V n ni mi M i M eq xi wi Rg ,i n m M eq M i xi wi Rg ,eq R Rg ,eq M eq Rg ,i M i
n n1 n2 n3
ni
nk ni
i 1
k
第 i 种组元气体的摩尔分数：
ni ni xi n n 1
ni xi n
各组元摩尔成分之和为1
12-1 理想气体混合物
体积分数 设混合气体由 1, 2 , 3,…, i,… k 种气体组成 体积数
T
T
b c d
ps
pv
a
例： pv=0.04bar 大气温度t=30oC td=28.98oC 冷水管 t = 20oC
s
v e
12-4 湿空气的状态参数
1 绝对湿度 v
每立方米湿空气中水蒸气的质量， kg 水蒸气 / m3 湿空气
pvV mv RvT pv 1 mv v vv V RvT
m m1 m2 m3
第 i 种组元气体的质量分数：
mi
mi wi m
mk mi
i 1
k
mi mi wi m m 1 各组元质量成分之和为1
12-1 理想气体混合物
摩尔分数 设混合气体由 1, 2 , 3,…, i,… k 种气体组成 摩尔数
p2V n2 RT
pV ni RT i
道尔顿分压定律 适用于理想气体
n n1 n2 p p1 p2
ni pi
ni pi
12-1 理想气体混合物
（2） 分体积力定律 分体积——组分气体处在与混合气体同温同压单独占有 的体积。
pV nRT