第5章-水蒸气和湿空气
《热工基础(张学学 高教》课后答案 第五章-第七章
解：
题号
1
pMPa
20
t0C
300
2
3
9
4.5
303.31
450
4 1 179.88
x
0.8138
0.9
v h(KJ / kg)
125kg
湿空气的流量为
mwet ma 1 d 1251 0.002 125 .25kg
所消耗的热量为：
Q ma h2 h1 125 (56 15) 5125 kJ
5-12 为了保证精密仪表的精度及电绝缘的质量，要求保管及使用场所的大气不能太潮湿。
答：由 d 0.662 P1 1 ，在相同相对湿度的情况下，温度高，Ps 大，所以，温度 Ps
高含湿量大。 11. 早晨有雾，为什么往往是好天气？
答：早晨有雾，说明湿空气中含有许多小水滴，湿空气为饱和湿空气，当温度逐 渐上升后，小水滴逐渐汽化，所以往往是好天气。
习题
5-1 试利用水蒸气表确定下列各点的状态,并确定各状态的焓、熵或干度及比体积。
当饱和压力为 P 0.4MPa 时 h' 604.87KJ / kg ， h'' 2738.49KJ / kg
v1 ' 0.0010835m3 / kg ， v2 ' 0.46246m3 / kg
所以：
v1 xv' '(1 x)v' 0.01954416 m3 / kg h1 xh' '(1 x)h' 690.215kJ / kg u1 h1 p1v1 682 .4kJ / kg
工程热力学与传热学习题(英文版)：第五章 水蒸气与湿空气
第五章 水蒸气和湿空气水蒸气 英文习题1. Volume and energy change during evaporationA mass of 200 g of saturated liquid water is completely vaporized at constant pressure of 100 kPa. Determine (a) the volume change and (b) the amount of energy added to the water.2.Pressureand volume of a mixtureA rigid tank contains 10 kg of water at 90℃. If 8 kg of the water is in the liquid form and rest is in thevapor form. Determine (a) the pressure in the tank and (b) the volume of the tank.3. Properties of saturated liquid-vapor mixtureAn 80-L vessel contains 4 kg of refrigerant-134a at a pressure of 160 kPa. Determine (a) the temperature of the refrigerant, (b) the quality, (c) the enthalpy of the refrigerant, and (d) the volume occupied by the vapor phase.4.Charging of a rigid tankby steamA rigid insulated tank that is initially evacuated is connected through a valve to a supply line that carries steam at 1 MPa and 300℃. Now the valve is opened, and steam is allowed to flow slowly into the tank until the pressure reaches 1 MPa, at which point the valve is closed.Determine the final temperatureFIGURE 5-1FIGURE 5-2FIGURE 5-3FIGURE 5-4of the steam in the tank.湿空气 英文习题1. The amount of water vapor in room air100 kPa A 5-m ×5-m×3-m room shown in Fig.5-1 contains air at 25℃ and at a relative humidity of 75 percent. Determine (a) the partial pressure of dry air, (b) the specific humidity, (c) the enthalpy per unit mass of the dry air,and (d) the masses of the dry air and water vapor in the room.2. Fogging of the windows in a houseIn cold weather, condensation frequently occurs on the inner surfaces of the windows due to the lower air temperatures near the window surface. Consider a house, shown in Fig.5-6, that contains air at 20℃ and 75 percent relative humidity. At what window temperature will themoisture in the air start condensing on the inner surfaces of thewindows?3. The specific and relative humidity of airThe dry and the wet-bulb temperatures of atmospheric air at 1 atm (101.325 kPa) pressure are measured with a sing psychrometer and determined to be 25℃ and 15℃, respectively. Determine (a0 the specific humidity, (b0 the relative humidity, and © the enthalpy of the air.4. Heating and humidification of airAn air-conditioning system is to take in outdoor air at 10℃ and 30 percent relative humidity at a steady rate of 45 m 3/min and to condition it to 25℃ and 60 percent relative humidity. The outdoor air is first then heated to 22℃ in the heating section and humidified by the injection of hot steam in the humidifying section. Assuming the entire process takes place at a pressure of 100 kPa, determine (a) the rate of heat supply in the heating section and (b) the mass flow rate of the steamrequired in the humidifying section.5. Cooling and dehumidification of airAir enters a window air conditioner at 1 atm, 30℃, and 80 percent relative humidity at rate of 10 m 2/min, and it leaves as saturated air at 14℃. Part of the moisture in the air that condenses during the process is also removed at 14℃. Determine the rates of heat and moisture removal from the air.工程热力学与传热学第五章 水蒸气与湿空气 习题FIGURE 5-5FIGURE 5-6FIGURE 5-7习题1.热水泵必须安装在热水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安装在热水容器的上面，为什么？2.锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足q=w的关系？为什么？3.有无0℃或低于0℃的蒸汽存在？有无高于400℃的水存在，为什么？4.25MPa的水，是否也象1MPa的水那样经历汽化过程？为什么？5.dh=c p dT适用于任何工质的定压过程，水蒸气定压汽化过程中dT=0，由此得出结论，水定压汽化时dh=c p dT=0，此结论是否正确，为什么？6.试解释湿空气，湿蒸汽，饱和湿空气。
水蒸气与湿空气
一、空气调节装置的工作概况
图9-15 空气调节装置示意图
第七节 湿空气的典型过程
二、湿空气的几种典型过程 1.绝热混合过程
图9-16 确定混合后湿空气的状态
第七节 湿空气的典型过程
0.001(ma1+ma2)d3=0.001ma1d1+0.001ma2d2
第七节 湿空气的典型过程
2.汽化阶段
第二节 水的定压加热汽化过程
3.过热阶段
第二节 水的定压加热汽化过程
解：1)因t=150℃>ts=99.63℃，故该蒸汽处于过热蒸汽状态。过热度D=t-ts=(99.64)℃=50.37℃。 2)10kg工质中既含有蒸汽又含有水，即处于汽、水共存状态，故为湿蒸汽状态，其温度必为饱和温度ts=99.63℃。
第七节 湿空气的典型过程
2.加热过程
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第五节 湿空气的基本概念
解：1)由饱和水蒸气表查得21℃时水蒸气的饱和压力为ps=0.024 896×105Pa，故水蒸气分压力为
2)由式(9-21)得含湿量为
第五节 湿空气的基本概念
第六节 湿空气的参数与h-d图
一、湿空气的焓
第六节 湿空气的参数与h-d图
二、湿空气的其他参数
三、湿空气的h-d图
第三节 水蒸气的表和图
二、水蒸气的h-s图
第三节 水蒸气的表和图
由于水蒸气表是不连续的，在求表列间隔中的数据时，必须使用内插法。因此，根据分析计算和研究的实际需要，可以用状态参数坐标图绘制水蒸气的各种热力性质图。如前述p⁃v图和T⁃s图，这两种图在分析过程中是有其特点的。但在工程上常常需要计算功量和热量，这在p⁃v图和T⁃s图上就需要计算过程曲线下的面积，而面积的计算，特别是不规则曲线包围的面积的计算，极不方便。如能在一种图上以线段精确地表示热量及功量的数值，则对于热功计算可以提供极大的方便，而h⁃s图就具有这种作用。因定压下的加热量（或放热量）等于焓差，即qp=h2-h1，而绝热膨胀的焓降等于技术功，即wt=h2-h1，故如在以焓为纵坐标、熵为横坐标的h⁃s图上，精确地画出标有数据的定温、定压线等，则用它作热工方面的数值计算是非常方便的。
水蒸气及湿空气
如水蒸气在热电厂和 空调工程中的 应用
.
2
学习要求
• 1、掌握有关蒸汽的各种术语及其意义。如：汽化、凝结、 饱和状态、未饱和液体、饱和液体、湿蒸汽、干饱和蒸汽、 过热蒸汽、干度等概念及不同蒸汽状态的特征和关系。
• 2、了解蒸汽定压发生过程及其在p-v图与T-s图上的一点、 二线、三区和五态。
• 3、掌握水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查 出水蒸气状态参数。
s1 s2
S
.
26
例5-3 水蒸气在0.2MPa压力下从150℃定压加热到250℃，试
求1kg水蒸气的吸热量、所作的膨胀功及热力学能增量。
解：在h-s图上，由p0.2MPa的定压线与t1150℃的定温 线相交得初状态点1，与t2250℃的定温线相交得终状态点2， 如图5-6所示。查得
h1=2772kJ/kg，v1=1m3/kg h2=2973kJ/kg，v2=1.22m3/kg 吸热量 q h2 h1 2973 2772 201 （kJ/kg）
未饱和水与过热蒸汽表（附表3） 参数右上角加“”表示
湿蒸汽参数的确定: 注意粗黑线
饱和液体参数，加“” 表示饱和蒸汽参数
pps，tts
vx (1 x)v xv v x(v v)
hx (1 x)h xh h x(h h) h xr
sx
(1
x)s
xs
s
x(s
s)
s
xr T
ux hx pvx
q0 u u2 u1 h2 h1 p2v2 p1v1
w u
h
1
P1 t1
P2
t2
χ=1
2 χ2
(a)可逆绝热过程 S
wt h h1 h2
热工基础 第五章.水蒸气与湿空气
液体 汽化
蒸发 ：任何温度下在液体表面进行的
汽化现象，温度愈高愈强烈。
沸腾 ： 沸腾是在给定压力所对应的温
度下发生并伴随着大量汽泡产生 的汽化现象。
p
饱和状态：液面上蒸气空间中 的蒸气和液体两相达 饱和蒸气 到动态平衡的状态 。
饱和液体
ts
饱和压力ps、饱和温度ts： ps f (ts ) 水蒸气：ps＝0.101325 MPa，ts=100 º C
31
f t tw
根据干湿球温度计测量的干、湿球温度就可 以由上式确定空气相对湿度的大小。
30
第五章小结
重点掌握：
(1) 水蒸气的定压加热产生过程，在 p-v 图和 T-s 图上表示定压加热时水蒸气的状态变化； (2) 利用水和水蒸气表及水蒸气的焓熵图确定 水蒸气的状态参数。 (3) 湿空气的性质及其描述方法，利用焓-湿图 表示湿空气的加热吸湿和冷却去湿过程，。
Td称为露点温度，简称露点。 pv ps T 结露： 定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和， 凝结成水（过程1－2）。 结霜： Td 0 C
18
3. 绝对湿度、相对湿度和含湿量
湿度：湿空气中水蒸气的含量。 （1） 绝对湿度 1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气 的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：
湿蒸汽的状态参数 1kg 湿蒸汽是由x kg干蒸汽和（1－x）kg饱 和水混合而成， vx xv 1 x v v x v v 注意 hx xh 1 x h h x h h 单位 sx xs 1 x s s x s s
5-2
水蒸气的状态参数
一般情况下，水蒸气的性质与理想气体差 别很大 ,为了便于工程计算，将不同温度和不 压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过 热蒸汽的状态参数列成表或绘成线算图。 饱和水与饱和蒸气表 分为以温度为序（附录表5）和以压力为序 （表6）两种。
(6)第五章水蒸汽热力性质_热工基础 [兼容模式].
![(6)第五章水蒸汽热力性质_热工基础 [兼容模式].](https://img.taocdn.com/s3/m/241e41e39ec3d5bbfd0a7444.png)
pv = ps (T )
49
工程热力学 露点
露点：湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td 称为露点温度, 简称露点。
pv < ps (T )
结露：定压降温到露点, 湿空气中的水蒸气饱和, 凝结 成水(过程1－2)。 结霜：Td < 0 DC
Ts=85.95 ℃ Ts=113.32 ℃
纯物质的p-T相图
p
液 固
p 流体
临界点
气 三相点
流体
固
液
临气界点 三相点
水
T
一般物质 T
工程热力学 水蒸气的定压发生过程
t < ts 未饱和水
v < v'
t = ts
t = ts
t = ts
t > ts
饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v = v' v'< v <v'' v = v'' v > v''
h, v, s
工程热力学
水和水蒸气表
两类
1、饱和水和干饱和蒸汽表 2、未饱和水和过热蒸汽表
工程热力学
34
工程热力学
35
工程热力学
表的出处和零点的规定
表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编 制, IFC(国际公式化委员会)1967、1997和2005年先后发表分段 拟合的水和水蒸气热力性质公式, 但工程上仍会用到图表。 焓、内能、熵零点的规定： 原则上可任取零点, 国际上统一规定。
Thermal Process of Steam
湿空气—湿空气的状态参数(热工课件)
工程上，对干空气，取0℃的干空气的焓为零，对水蒸气，取0℃
的水的焓为零。则：
h=1.01t+10-3d（2501+1.85t）
湿空气的状态参数
6. 湿空气的密度
湿空气的密度：1m3湿空气所具有的质量称为湿空气的密度，它应
为干空气和水蒸气的密度之和。
含量的参数。
湿空气的状态参数
4. 湿空气的含湿量
含湿量：在含有1kg干空气的湿空气中，所含的水蒸气的质量（通常
以g计）称为含湿量，用符号d表示，单位为：g/kg（d，a），即：
=
×
含湿量在过程中的变化Δd，表示1kg干空气组成的湿空气在过程中
所含水蒸气质量的改变，也是湿空气在过程中吸收或析出的水分。
干球温度计，右侧温度计的水银球
浸在水中的湿纱布包起来，称为湿
求温度计，湿球温度计的温度称为
湿球温度，用twet表示。
湿空气的状态参数
7. 露点温度和湿球温度
若湿球温度计周围为未饱和湿空气，
湿纱布的水将向空气中蒸发，使水
温下降，导致周围空气向水传热，
当水蒸气所需热量正好等于从周围
空气中所获取的热量时，温度计读
湿空气的状态参数
湿空气的状态参数
1. 湿空气的压力
湿空气的总压力p等于干空气的分压力pdry与水蒸气的分压力pvap之
和。
p
当湿空气中的水蒸气状态处于：
a状态
b、d状态
未饱和湿空气；
ps
pvap
饱和湿空气。
o
e
•
b
•
•
a
热工基础(张学学 第三版)复习知识点
式
数间的关系
交换的功量
w /( J / kg) wt /( J / kg)
交换的热 量
q /(J / kg)
定容 v 定数 定压 p 定数 定温 pv 定数
定熵 pvk 定数
v2
v1;
T2 T1
p2 p1
p2
p1
;
T2 T1
v2 v1
T2
T1;
p2 p1
v1 v2
p2 p1
1.理想气体：理想气体分子的体积忽略不计；理想气体分子之间
无作用力；理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性
碰撞。
2.理想气体状态方程式（克拉贝龙方程式）
PV mRgT
其中 R 8.314J /(mol K )，
或 PV nRT
RgΒιβλιοθήκη R M3.定容比热与定压比热。
定容比热 cV
wt
1 2
c f
2
gz
ws
当 p2v2 p1v1 时，技术功等于膨胀功。
当忽略工质进出口处宏观动能和宏观位能的变化，技术功就
是轴功；且技术功等于膨胀功与流动功之差。
在工质流动过程中，工质作出的膨胀功除去补偿流动功及宏
观动能和宏观位能的差额即为轴功。
7.可逆过程的技术功：
wt
2
vdp
6.边界：系统与外界的分界面。
7.系统的分类：
（1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。
（2）开口系统：与外界有物质交换的系统。
（3）绝热系统：与外界之间没有热量交换的系统。
（4）孤立系统：与外界没有任何的物质交换和能量（功、热量）
5-4 湿空气的性质
状态越远，空气越干燥，吸湿能力越强。
✓φ=0，对应于干空气； ✓φ=1，湿空气为饱和湿空气。
3. 含湿量（比湿度）
v
mv V
pv Rg ,vT
（1）定义：是指在湿空气中，与单位质量干空气
共存的水蒸气含量。
（2）表示：
d mv v ma a
（3）含湿量与水蒸气分压力，相对湿度关系：
根据理想气体状态方程式：
ps C
pv
A
不再具有吸收水分的能力。
0
v
2. 饱和湿空气 由干空气和干饱和水蒸气组成的湿空气。
分析
✓ “饱和”的含义：pv =pv max = ps (T)， 水蒸气的分压力达到最大值。
✓ 在该温度下，湿空气不可能再吸收水分， 达到饱和。
✓ 向饱和湿空气加入水蒸气， 将凝结成水滴析出。
思考
如何将未饱和湿空气——饱和湿空气
法1：T一定时，增加 pv =pvmax =ps（T）, A—C。
法2：保持水蒸气含量（pv）不变， 降低湿空气温度 T=TS （PV ），A—B。
p
T
T
ps C
T
pv
B
A
Td
D
0
v
0
PS C PV
A
B D
s
5-4-2 露点
1. 结露：
保持湿空气中水蒸气的分压力不变，对饱和湿
空气继续冷却降温，则其中的部分水蒸气将凝结
（2）表示：
v
mv V
pv Rg ,vT
（3）对饱和湿空气
水蒸气 的体积
s
mv V
ps Rg ,vT
2. 相对湿度：
s
ps Rg ,vT
工程热力学-湿空气
Const 0
h h
t d
定相对湿度线
h
4、定相对湿度线
h h 1.005t d(25011.863t)
d 622 ps (t) pb ps (t)
是一组向上凸的线
饱和线上部是未饱和 线下部无意义
t 100%
d
水蒸气分压力线
5、水蒸气分压力线
d 0.622 pv pb pv
h1 d2 d1 h水 h2
h1 h2
t φ h d 0
h 1 2 1
d
定温加湿过程
实例：干蒸汽加湿器
对湿空气喷入少量水蒸气，温度虽略有升高，但 可近似认为不变，因此称为定温加湿过程。
q h1 d2 d1 h水 h2
q h2 h1 d2 d1 h水 h2 h1
h2
越干燥，吸水能力强
越湿润，吸水能力低
含湿量（比湿度）
湿空气的热力过程存在相变时，体积和质量等参数均随温度 和湿度的变化而变化，不方便计算 。
但湿空气中干空气的量不变，以此为计算基准较为方便
含湿量 比湿度
d mv ma
g水蒸气/kg干空气
pvV
d 1000 mv 1000 RvT 1000 pv 287 622 pv
ma p
Ra
p
湿空气的密度
1 0.001d
v
v 1 0.001d 1
湿度测量与湿球温度
1.绝热饱和温度法
T
1
1
2
d1
mf
s
2.干湿球温度法
球面上 蒸发热=对流热
tw绝热饱和温度
干球温度、湿球温度、露点温度
T
t
tw td
s
1
工程热力学第章湿空气
工程热力学第章湿空气湿空气的基本概念湿空气是指空气中同时存在水蒸气和干空气的混合物。
通常，湿空气的含湿量可以用绝对湿度、相对湿度和露点温度来描述。
绝对湿度是指单位体积内所含水蒸气的质量，通常以克/立方米为单位。
相对湿度是指空气中水蒸气含量与该空气在相同温度下饱和时所含的最大水蒸气量之间的比值，通常以百分比表示。
露点温度是指空气在降温过程中，达到饱和点所需降至的温度。
湿空气的热力学性质湿空气的热力学性质受温度、压力和相对湿度的影响。
在恒压下，随着温度的升高，绝对湿度也会增加。
在恒温下，增大空气的绝对湿度会使得其比热容增加，导致比热容的变化大小与相对湿度有关。
相对湿度对湿空气的热力学性质也有较大影响。
在一定压力下，相对湿度越高，湿空气的比焓增加也越大。
这是因为相对湿度越高，水蒸气与空气的接触面积增加，导致液态水蒸气成为水蒸气的难度增加，能放出的潜热也随之增加。
湿空气的计算方法在工程实际应用中，常需要对湿空气的热力学性质进行计算，以便进行恰当的设计和运行。
常见的湿空气计算方法包括理想气体混合法、质量混合法和体积混合法。
其中，理想气体混合法是使用理想气体状态方程计算混合气体的密度和压强，进而计算混合气体的比焓等热力学性质。
质量混合法则是基于质量平衡和互为饱和的空气和水蒸气间的平衡点来计算混合气体的湿含量等参数。
而体积混合法则是通过混合空气和水蒸气的具体密度和分压力，计算混合气体的各种参数。
湿空气的应用湿空气在工业、民用和航空领域都有广泛应用。
例如，在工业领域中，湿空气被广泛用于制造、冷却和烘干等方面。
在民用领域中，则主要用于室内空气处理和控制，以确保住宅和办公室等空间中的空气质量和舒适度。
在航空领域中，湿空气则被用于飞机的供氧和空气循环系统中，以保证机舱内空气的质量和压力水平。
湿空气作为空气和水蒸气混合产物，其热力学性质和应用领域较为广泛。
了解湿空气的基本概念、热力学性质和计算方法等，对于理解其在工程实际应用中的作用和价值具有重要意义。
(研05)第五章 习题讲解-5
5
例3：已知壁面温度为t′℃，室内空气温度为t ℃，为防止在
壁面上发生结露现象，室内的最大允许相对湿度为多少？
答：壁面温度为 t′℃ ，即露点温度为 t′℃，由此查饱和水蒸 气表，得到相应的饱和压力pv ，pv就是出现结露现象时水蒸气
的分压力。
室内空气温度t ℃下水蒸气的饱和压力ps 同样可由饱和水蒸 气表查出。
临界点 饱和蒸汽线 饱和水线
2
例3：判断下列各种说法是否正确，说明理由。 (1) 湿空气相对湿度愈高的，其含湿量也愈大。 (2) 当相对湿度为 0 时，湿空气不含水蒸气，全为干空气；而当 相对湿度为 1 时，湿空气就不含干空气，全为水蒸气。 (3) 当相对湿度固定不变时，湿空气温度越高，则含湿量越大。 (4) 当含湿量固定不变时，湿空气温度越高，则相对湿度越小。
∴出现结露现象时的相对湿度为
max
v pv s ps
6
例5：(1)冬季室内供暖时，为什么会感到空气干燥？ (2)如果等量的干空 气与湿空气降低相同的温度，两者放出的热量是否相等？已知干空气的比 定压热容为 1.005 kJ/(kg· K)，水蒸气的比定压热容为 1.842 kJ/(kg· K)。 答：(1)空气的相对湿度越小，空气越干燥。冬季取暖时，室内空气温 度逐渐升高，水蒸气的饱和压力也相应地升高，而空气的含湿量不变，即 分压力不变，∴相对湿度降低了。 (2)空气冷却过程放出的热量等于空气冷却前后的焓差。
①不考虑水蒸气凝析时：
设湿空气中干空气质量为ma，水蒸气质量为mst，则放热量为 Q1 = 1.005×ma×ΔT + 1.842×mst×ΔT
设干空气质量为 ma + mst，则放热量为
Q2 = 1.005×(ma + mst)×ΔT 显然 Q1＞Q2 ，湿空气放出更多的热量。 ②若考虑水蒸气的凝析，则还要增加水的汽化潜热，湿空气会放出更多 的热量。 7
第五章 水蒸气与湿空气
（4）若想使过热蒸汽——干饱和蒸汽 在t一定时，增加水蒸气含量，使pv不断增 大。当pv = ps (T) ，空气中水蒸气达到饱和，不 再具有吸收水分的能力。 P C B D A B PS
PV
C A
V
(二) . 饱和湿空气
1. 由干饱和蒸汽和干空气所组成的混合气体． 2. 分析： （1）“饱和”的含义可理解：pv =pv max = ps (T)，水 蒸 气分压力达到最大值。 （ 2）在该温度下，湿空气不可能再吸收水分，达
p
a b c
预 热 汽 化
T
d
过 热
e b c d
e
a v s’ s”
v v’ vx v” v
s
2. 不同压力下水蒸气的定压产生过程
1点 临界点 (critical point ) 下临界线 (saturation liquid line )： 不同压力下饱和水状态 上临界线( saturation vapor line )： 不同压力下干饱和蒸汽态 液相区 (liquid region )， 汽液两相区( liquid-vapor region )， 汽相区 9(vapor region ) 未饱和水，饱和水，湿蒸汽， 干饱和蒸汽，过热蒸汽
• 主要内容：（1）水蒸气的产生过程； （2）水蒸气的热力性质，参数计算； （3）基本热力过程； （4）热力性质图表的结构与应用。
5—1 水蒸气的产生过程
一. 一些基本概念 1. 汽化 (vaporation) ：
物质从液态转变为气态的过程。汽化的方式 有两种：蒸发和沸腾。
2. 液化 (liquefaction) ： 物质有气态转变为液态的过程。 3. 蒸发 (boil-off) ：
ps d 0.622 p ps
湿空气的状态参数和焓湿图
20
5.大气压力变化对焓湿图的影响
根据公式
可知
当φ为常数,pa增大,d 则减少,反之d 则增大,因
此绘制出的等φ线也不同。
对于不同的大气压力应采用与之对应的h-d图,
否则所得到的参数会有误差。
一般大气压力变化不大时，所得结果误差不大,
因此在工程中允许采用同一张h-d图来确定参
湿、增焓、升温过程。
2. 干式冷却过程
用表面温度低于空气（干球）温度却又高于空气露点
温度的空气冷却器来处理空气。空气变化是等湿、减焓、
降温过程。
3. 冷却减湿过程
用表面温度低于空气露点温度的空气冷却器来处理空气所实
现的过程。空气变化是减湿、减焓、降温过程。
24
5.3.2 表示湿空气的状态变化过程
4. 等焓减湿过程
• 使服务空间内的空气温度、湿度、洁净度、气流速度和空气压力梯
度等参数达到给定要求的技术。
3
5.1 湿空气的组成和状态参数
• 5.1.1 湿空气的组成
空调工程中对所处理的空气和特定空间内部的空气都称为湿空气
由干空气和水蒸气所组成的混合物
由干空气和水蒸气所组成的混合物
干空气的主要成分是氮、氧和二氧化碳,,总体上可
计算公式为
式中 T——空气的热力学温度(K)。
7
4.湿量
(1)含湿量d
含湿量的定义为每千克干空气中所含有的水蒸气量,单位用kg/kg(干空气)或g/kg(干空气)表示,
即
可以整理为
含湿量d的单位用g/kg(干空气)表示时,公式可以写为
8
4.湿量
(2)相对湿度φ
湿空气中的水蒸气分压力和相同温度下湿空气的饱和水蒸气分压力之比称为
工程热力学和传热学课程教学大纲
《工程热力学与传热学》课程教学大纲Thermodynamics and Heat Transfer课程名称：工程热力学与传热学课程编号：130106009课程性质：专业基础课（必修）学时：32（含4学时实验学时）学分：2.0适用对象：机械设计制造及其自动化专业、机械设计制造及其自动化专业（卓越计划试点专业）、机械设计制造及其自动化专业（核电装备工程）、机械设计制造及其自动化专业（机械电子）、材料控制与成型专业先修课程：《高等数学》、《大学物理》等课程负责人：肖佩林大纲执笔人：肖佩林审核人：罗金良一、课程目标该课程为专业基础课程可以支撑毕业要求1、2的达成。
在阐述热力学普遍原理、热量传递机理的基础上，从工程观点来研究热能与其他形式能量间的转换规律、热量传递规律，研究热力学原理、传热学原理在技术上的各种具体应用。
通过本课程的学习可以使同学们掌握遵循能量传递和转换技术的客观规律来合理组织和优化各种热力系统的工程方法；能有效地使用增强或削弱传热的措施来解决工程实际问题。
二、课程的主要教学内容和教学方法第一篇工程热力学第一章基本概念1．基本内容：热力系统；平衡状态及状态参数；状态方程与状态参数坐标图；准平衡过程与可逆过程；功量与热量。
2．教学基本要求：了解：热功转换关系；热力循环及其性能指标。
掌握：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；状态参数的数学特征；准平衡过程和可逆过程的定义及区分；可逆过程功和热量的计算。
3．教学重点难点：重点：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；可逆过程与准平衡过程的区别与联系。
难点：准平衡过程和可逆过程。
4．教学方法：多媒体教学法、提问法、课堂讨论法。
5．与毕业要求的对应关系：学生能正确理解热能转换中常用的一些术语，基本概念；掌握热力系及其分类，平衡状态和状态参数，状态参数的数学特征；了解实际热力循环的类型及其性能指标。
第二章热力学第一定律1．基本内容：热力系统的储存能；热力学第一定律的实质；闭口系统的热力学第一定律表达式；开口系统的稳定流动能量方程式；稳定流动能量方程式的应用。
工程热力学五水蒸气和湿空气
二.水蒸汽的定压发生过程
工程热力学五水蒸气和湿空气
工程热力学五水蒸气和湿空气
对未饱和水在某一确定的压力下加热， 直至产生过热蒸汽的过程。包括以下三 个过程。
１未饱和水的预热过程 需要吸热，p不变，v增加，t增大 (t<ts)；u，h，s增大；直至为饱和水 为止，参数为ts，v’，u’，h’，s’。
§1 水蒸汽的定压发生过程 一.水蒸汽的ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ图
二.水蒸汽的定压发生过程
工程热力学五水蒸气和湿空气
一.水蒸汽的ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ图
工程热力学五水蒸气和湿空气
１一点、两线、三区、五态
一点：临界状态（Critical State）
处于临界状态时饱和液体和干饱和蒸汽 不分而处于同一状态，并有确定的状态参 数值。
例题１ 确定ｔ=263℃时水的饱和压力 ps。
〔解〕显然属于饱和状态，可利用按温 度排列的饱和表 ｔ＝260℃时ps＝4.6940ＭＰａ ｔ＝270℃时ps＝5.5051ＭＰａ ∴ｔ＝263℃时 ps=4.694+(263-260)/(270-260)*(5.501-4.6940) ＝4.9374 ＭＰａ
工程热力学五水蒸气和湿空气
⑵按压力排列的饱和水与饱和蒸汽表(P376)
工程热力学五水蒸气和湿空气
⑶未饱和水与过热蒸汽表(P382)
工程热力学五水蒸气和湿空气
注意：
(A)零点的规定 t0=0.01℃，p0=0.6112kPa， v0=0.00100022m3/kg时，u0‘=０，s0’=０， h0‘=u0’+p0‘v0’=0.000611≈0 表中给出的ｈ，ｓ值是相对值，即 ｈ＝△ｈ＝ｈ－ｈ0，ｓ＝△ｓ＝ｓ－ｓ0
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5-1-1 基本概念
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蒸发速度取决于液体的性质，液体的温度， 蒸发表面积和液面上气流速度。
➢ 沸腾 (boiling) :
在特定的温度下发生，在液体内部和表面同时
进行的强烈的汽化过程。
沸腾状态的水 总是烫手的。
特点
沸腾的温度与液体所受的压力有关。
沸点(boiling point)： 在某一压力下，液体沸腾时的温度一定。 ✓ 与液体的性质有关。 ✓ 同种液体，沸点还随压力的升高而增大。
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➢ 干度 (quality) ：
湿蒸汽中所含有的干饱和蒸汽的质量分数。
x mv
说明
mv mw
T
e
b cd TS
a
➢表示湿蒸汽的干燥程度；
s’ sx s” s s
➢饱和水 x=0，干饱和蒸汽 x =1;
➢汽轮机运行时，干度规定x=0.86-0.88
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1点
临界点 (critical point )
下临界线 (saturation liquid line )：
2线
不同压力下饱和水状态
上临界线(saturation vapor line )： 不同压力下干饱和蒸汽状态
液相区 (liquid region)
3区
汽液两相区(liquid-vapor region)
是饱和蒸汽与饱和液体的混合物．
二者处于两相平衡。 ➢ . 干饱和蒸汽：
不含有液体的饱和蒸汽。 ➢ . 过热蒸汽 (superheated vapor) ；
在一定压力下，温度大于饱和温度时的蒸汽。 过热度：过热蒸汽温度t – 饱和蒸汽温度ts。 ➢ 过冷液体 (subcooled liquid) ：
在一定压力下，温度低于相应饱和温度的液体。 过冷度：饱和蒸汽温度ts –过冷液体温度t。
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5-1-1 基本概念
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➢ . 饱和状态 (saturation state) ：
气液两相处于动态平衡（逸出=返回）的状态。
✓饱和液体 (saturated liquid)：饱和状态下的液体；
✓饱和蒸气 (saturated vapor)：饱和状态下的蒸气；
✓饱和温度和饱和压力：
饱和水定压汽化
饱和水
参数： ps，ts ，v’，h’，s’
继续加热，水开始汽化，饱和温度不变， 比体积增大，水量逐渐减少，汽量逐渐增加
湿饱和蒸汽
参数： ps，ts， vx，hx，sx
继续加热，温度不变，比体积增大， 至汽缸中的最后一滴水变成蒸汽
干饱和蒸汽
参数：ps，ts，v”，h”，s”
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人类在热力发动机中最早广泛使用的工质。 来源丰富，无毒无味，比热容大，传热好，有良 好的膨胀和载热性能，不污染环境。
热工计算： 不能按理想气体处理。状态方程式，比热的函
数关系以及有关热工计算的经验公式都比较复杂。 采用查图查表方法—— 蒸气的热力性质图表。
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5-1-1 基本概念
-005
-0.0002
0.00100 02
-0.04
-0.0002
10
130.598 2519.0 8.9938 0.0010003 42.01
0.1510
0.00100 03
42.01
0.1510
20
135.226 2537.7 9.0588 0.0010018 83.87
0.2963
0.00100 18
29.21
2513.29 2484.1
0.1056
8.9735
✓饱和水：已知 ps/ ts，确定 v’, h’, s’, u’=h’- psv’
✓干饱和水蒸气：已知 ps/ ts， 确定 v’’, h’’, s’’ , u”=h”- psv”
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2. 湿饱和蒸汽
压力ps/温度ts，干度x
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（3）干饱和蒸汽的定压过热阶段 ✓过热热量 (heat of superheating) 用焓差表示：
qsup h h
水蒸气定压产生过程中所需的热量：T
q ql qsup
e
b cd
(h h0 ) (h h) (h h) a
h h0
s’ sx s” s s
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湿空气及其基本热力过程 航空学院
内容要求 ❖ 掌握未饱和湿空气与饱和湿空气； ❖ 掌握绝对湿度，相对湿度和含湿量的概念； ❖ 了解湿空气的基本热力过程。
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5—4 湿空气的性质
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湿空气：含有水蒸气的空气。 干空气：完全不含水蒸气的空气。
湿空气的特点：
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饱和水与饱和水蒸气的热力性质表——压力排序
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1. 饱和水和干饱和水蒸气 压力ps或温度ts
比体积 压力 温度
比焓
汽化 潜热
比熵
液体 蒸汽 液体 蒸汽
液体 蒸汽
p
t
v ’ v ‘’ h’
h’’
γ
s’
s’’
0.0010
6.9491
0.0010001 129.185
p
p
t<ts
ts
ts
ts
加
加
加
加
热
热
热
热
未饱和水
饱和水
湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽
p
t>ts
加 热 过热蒸汽
水定压预热
饱和水定压汽化
干蒸汽定压过热
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水定压预热： 未饱和水
吸热，温度升高，比体积略增
饱和水
参数： ps，ts ，v’，h’，s’
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➢ 汽化 (vaporation) ： 物质由液态转变为气态的过程。 汽化的方式有两种：蒸发和沸腾。
➢ 液化 (liquefaction) ： 物质由气态转变为液态的过程（凝结）。
➢ 蒸发 (boil-off) ： 在液体表面较缓慢地进行的汽化过程。
特点
蒸发可以在任何温度下进行。
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5-1-2 水蒸气的定压产生过程
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分析 活塞式汽缸中水蒸气的定压产生过程。
假设：汽缸中有1kg，初温为0ºC的水， 水面上有一个可以移动的活塞，施加一定 的压力p（不同实验序号下维持恒定压力）， 在容器底部对水加热。
p
加热
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1. 水蒸气产生过程的三个阶段
p p
比体积 压力 温度
比焓
汽化 潜热
比熵
液体 蒸汽 液体 蒸汽
液体 蒸汽
p
t
v ’ v ‘’ h’
h’’
γ
s’
s’’
0.0010
6.9491
0.0010001 129.185
29.21
2513.29 2484.1
0.1056
8.9735
✓湿饱和蒸汽 vx xv (1 x)v
hx xh (1 x)h sx xs (1 x)s u x hx ps vx
✓湿空气可以看作是理想气体的混合物； 水蒸气分压力很小，多处过热状态，v较大。
✓湿空气遵守道尔顿分压力定律； p = pv + pa
✓湿空气是定组元、变成分的混合气体。 干空气的含量在过程中恒定不变；
v v v 饱和状态
再查未饱 和水和过 热蒸汽表
v v 过热蒸汽状态
确定参数
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5—3 水蒸气的基本热力过程 航空学院
水蒸气的基本热力过程： 定容，定压，定温和绝热过程。
求解任务： （1）确定初，终态的参数； （2）确定过程中的热量和功量。 求解方法：
查表，图，根据专用方程计算
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已知（p, t）查饱和蒸汽表，确定蒸汽状态。 t ts ( p) 未饱和液体状态 t ts ( p) 饱和状态，还需再给定干度x t ts ( p) 过热蒸汽状态
若已知p (或 t ), 及某一比参数 v, h, s,
先查饱和蒸汽表, 确定蒸汽状态。
v v
未饱和液体状态
83.87
0.2963
40
144.475 2575.2
9.1823
28ห้องสมุดไป่ตู้854
2574.0
8.4366
0.00100 79
167.51
0.5723
60
153.717 2612.7 9.2984 30.712 2611.8 8.5537 15.336 2610.8 8.2313
80
162.956 2650.3 9.4080 32.566 2649.7 8.6639 16.268 2648.9 8.3422
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求解原理： 热力学第一，二定律； 可逆过程关系式。 求解步骤
（1）根据初态的两个参数，通常(p,t)/(p,x)/(t,x)， 从表或图中查出其它初态参数；
（2）根据过程特征及一个终态参数确定终态， 再从表或图中查得其它终态参数；
（3）根据初，终态参数计算q , u , w 。
p
特点：
（1）汽液共存； （2）汽液同温；
饱和蒸气
ts
（3）饱和压力随饱和温度的升高而增大，饱和液体
水蒸气：两p者s＝一0一.1对0应1 3。25 MPa，ts=100 ºC