工程热力学第八章 湿蒸气

湿球温度在h-d图上的表示
h2h1cptwd2103
第三节 湿空气的基本热力过程
一、加热过程：
t2t1, h0, d0, .
qh2h1 (kJ/kg(a))
二、冷却过程
t2 t1, h0, d0, qh2h1 (kJ/kg(a))
or d0, 0.
.
三、绝热加湿过程
h0, dd2d10,
622 pv
D d B pv B ps
ds 622 ps
B pv
B ps
七、湿空气的容积
定义：一定温度T和总压力p下，1kg干空气 和0.001dkg水蒸气所占有的容积——1kg干空 气的湿空气容积
v
V ma
va
(m 3 / kg (a ))
p aV m a R aT ; p vV m v R vT
四、水蒸气分压力线
d 622 pv B pv
五、热湿比
pv
Bd 622
d
热湿比在h-d图上反映过程线的倾斜度，也
称角系数h2h1 1000h2h1 1000h
d2d1
d2d1
d
1000
区域特点
I : h 0,d 0; II : h 0, d 0; III : h 0, d 0; IV : h 0, d 0;
开口系统通风工程中：
Q ma (h2 h1) (kJ )
ma
paV RaT
(B pv )V 287T
九、湿球温度
绝热饱和温度：t * w
是湿空气的状态参数只取
决于进口湿空气的状态。
干、湿球温度计
干球温度计读数是湿空 气的温度t
另一支温度计当达到热 湿平衡时，读书是湿球温 度tw
湿球加湿过程中的热平衡关系式：
特点：干湿球温差越大，冷却的效果越显著， 耗能少，节能潜力大且无环境污染
直接蒸发冷却过程中的三种可能性
湿空气与循环喷淋水接触
绝热加湿Βιβλιοθήκη Baidu温过程
进口湿空气与低于它本身湿球温度的喷淋水 接触
减焓、加湿、降温过程
湿空气与喷淋水接触
增焓、加湿、降温过程
七、冷却塔中的热湿交换过程
忽略冷却塔 的散热，不 考虑流动工 质的动能变 化及位能变 化
h1 cptw(d2 d1)103 h2 h1,d1 湿空气的焓及含湿量； h2,d2,tw 湿球纱布表面饱和空气层的焓、含湿量
及湿球温度 cp 水的比热 h1 h2
第二节 湿空气的焓湿图
在焓湿图上 不仅可以表 示湿空气的 状态，而且 可以方便地 表示出湿空 气的状态变 化过程
一、定焓线与定含湿量线
(kg/m3)
绝对湿度只能说明湿空气中实际所含的水蒸 气质量的多少，而不能说明湿空气干燥或潮 湿的程度及吸湿能力的大小
相对湿度：
湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气的饱 和绝对湿度的比值
v pv s ps
五、含湿量（比湿度）
定义：在含有1kg干空气的湿空气中，所含
有的水蒸气质量，用符号d表示
0, t2t1
四、定温加湿过程
h2 h1, d2 d1, 2 1
qh2
h1
0.001dhv
2676d 1000
(kJ/kg(a))
1000h2h1 10002676d 2676
d
1000d
五、湿空气的混合
m a1h1 m a 2 h2 ( m a1 m a 2 )hc m ac hc m a1d1 m a2d 2 (m a1 m a2 )d c m acd c m a 2 hc h1 d c d 1 m a1 h2 hc d 2 d c hc h1 h2 hc dc d1 d2 dc
焓湿图以1kg干空气为基准，并在一定大 气压力B下，取焓h与含湿量d为坐标绘制
h与d坐标轴之间成135的夹角
d＝0为等含湿线
二、定温（干球温度）线
h 1 .0 1 t 0 .0 0 1 d ( 2 5 0 1 1 .8 5 t)
三、定相对湿度线 d 622 ps Bps
B=105Pa时，t=99.63C
hha0.001dhv
计算基准点：取0C的干空气焓为零，对水 蒸气取0C水的焓为零
ha cpt1.01t (kJ/kg) hv 25011.85t (kJ/kg)
将 干 空 气 焓 及 水 蒸 气 焓 计 算 式 带 入 湿 空 气 焓 计 算 式 ： h1.01t0.001d(25011.85t) (kJ/kg(a))
d mv 1000 v 1000
ma
a
1 0 0 0 p vV R vT 1 0 0 0 R a p v
p aV R aT
Rv pa
622 pv 622 pv
pa
B pv
622 ps B ps
(g / kg (a ))
六、饱和度
定义：湿空气的含湿量与同温下饱和空气的 含湿量的比值，用符号D表示
ma (h2 h1 ) mw3hw3 mw4hw4
mw3 mw4 ma (d2 d1) 103
ma
(h2
mw3 (hw3 hw4 ) h1 ) hw4 (d2 d1 ) 103
h1, h2 进入及离开冷却塔湿空气的焓 (kJ / kg (a))
d1, d2 进入及离开冷却塔湿空气的含湿量 (g / kg (a))
工程热力学第八章 湿蒸气
湿空气的定义：
由干空气和水蒸气所组成的混合气体
湿空气中的水蒸气：
1）含量及相态可能发生变化 2）大气中发生的雨、雪、霜、雹、雾、 露等自然现象都是由于湿空气中水蒸气的相 态变化所致
第一节 湿空气性质
一、湿空气的成分及压力
湿空气总压力：干空气压力与水蒸气分压力
之和
p pa pv
三、湿空气的分子量及气体常数
湿空气的平均分子量可按混合气体的容积成 分或摩尔成分进行计算
M ra M a rvM v
pa B
Ma
pv B
Mv
B pv B
Ma
pv B
Mv
Ma
pv B
(M a
Mv)
28.97
(28.97 18.02)
pv B
28.97 10.95 pv 湿空气分子量随水蒸气分压力增大而减小 B
1c m a2 c 2 m a1
得
：
hc
m a1h1 m a1
m a2h2 m a2
,
dc
m a1d1 m a2d 2 m a1 m a2
六、湿空气的蒸发冷却过程
湿空气的直接蒸发冷却过程：当未饱和湿空气 和水直接接触时，水会蒸发而从周围湿空气中 吸收汽化潜热，使水和湿空气的温度降低
湿空气的间接蒸发冷却：将直接蒸发冷却后的 湿空气通过间壁式换热器去冷却室外空气作为 空调送风
8314
8314
287
R
M 28.97 10.95 pv 1 0.378 pv
B
B
湿空气的气体常数随水蒸气分压力提高而增大
四、绝对湿度与相对湿度
绝对湿度：每立方米湿空气中所含有的水蒸 气质量
v
mv pv V RvT
(kg/m3)
饱和绝对湿度：在一定温度下饱和空气的绝
对湿度达到最大值
s
ps RvT
ma 干空气的质量流量 (kg(a) / h)
hw3 , hw4 进入及离开冷却塔热水的焓 (kJ / kg )
mw3, mw4 进入及离开冷却塔热水的质量流量 (kg / h)
p •V T (m aRa mvRv)
整理得：
v V RaT (1 Rv 0 .0 0 1d )
ma p
Ra
RaT (1 0 .0 0 1 6 0 6 d ) ( m 3 / kg ( a )) p
湿 空 气 密 度 ： 1 0.001d v
八、焓
定义： 1kg干空气的焓和0.001dkg水蒸气 的焓的总和