工程热力学 第十二章 湿空气
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工程热力学-思考题答案-沈维道-第十二章
第十二章湿空气答：阴雨天空气的湿度大，吸取水蒸气的能力差，所以晒衣服不易干。
晴天则恰恰相反，所以容易感。
2. 答：人呼出的气体是未饱和湿空气。
当进入外界环境时，外界环境的温度很低使得呼出的气体得到冷却。
在冷却过程中，湿空气保持含湿量不变，温度降低。
当低于露点温度时就有水蒸气不断凝结析出，这就形成了白色雾状气体。
冬季室内有供暖装置时，温度较高，使空气含湿量减小。
因此会觉得干燥。
放一壶水的目的就是使水加热变成水蒸气散发到空气中增加空气的含湿量。
3. 答：露点：湿空气中水蒸气的分压力所对应的饱和温度称为湿空气的露点温度，或简称露点。
a) 雾是近地面空气中的水蒸气发生的凝结现象。
白天温度比较高，空气中可容纳较多的水汽。
但是到了夜间，地面温度较低，空气把自身的热量传给地面，空气温度下降，这时湿空气随温度降低呈现出过饱和状态，就会发生凝结，当当足够多的水分子与空气中微小的灰尘颗粒结合在一起，同时水分子本身也会相互粘结，就变成小水滴或冰晶，这就形成了雾。
雾的形成基本条件，一是近地面空气中的水蒸气含量充沛，二是地面气温低。
三是在凝结时必须有一个凝聚核，如尘埃等。
b) 露是水蒸气遇到冷的物体凝结成的水珠。
露的形成有两个基本条件：一是水汽条件好，二是温度比较低的物体（低，指与露点温度比较）。
，温度逐渐降低且保持含湿量不变，。
当温度低于露点温度时就有水珠析出，这就形成露。
c) 霜是近地面空气中的水蒸气在物体上的凝华现象。
霜的形成有两个基本条件，一是空气中含有较多的水蒸气，二是有冷(O℃以下)的物体。
，湿空气与温度较低物体接触达到水汽过饱和的时候多余的水汽就会析出。
如果温度在0°C以下，则多余的水汽就在物体表面上凝华为冰晶，形成霜。
4. 答：对于未饱和空气，干球温度数值较大。
对于饱和空气三者的大小相等。
5. 答：含湿量d：1千克干空气所带有的的水蒸汽的质量。
相对湿度是湿空气中实际包含的水蒸汽量与同温度下最多能包含的水蒸汽量的百分比。
工程热力学课件12理想气体的混合物和湿空气共43页
工程热力学课件12理想气体的混合物 和湿空气
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
Hale Waihona Puke
36、如果我们国家的法律中只有某种 神灵， 而不是 殚精竭 虑将神 灵揉进 宪法， 总体上 来说， 法律就 会更好 。—— 马克·吐 温 37、纲纪废弃之日，便是暴政兴起之 时。— —威·皮 物特
38、若是没有公众舆论的支持，法律 是丝毫 没有力 量的。 ——菲 力普斯 39、一个判例造出另一个判例，它们 迅速累 聚，进 而变成 法律。 ——朱 尼厄斯
40、人类法律，事物有规律，这是不 容忽视 的。— —爱献 生
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
Hale Waihona Puke
第十二章湿空气
A 0.6
t=30
C D
100%
等焓线
d=0.016kg/kg干气
18.下列说法不正确的是____ A.相对湿度为零的空气为干空气 B.相对湿度为100%的空气就是饱和蒸汽 C.湿空气中水蒸气分压力所对应的饱和温度就是露点 D.干度为一的水蒸气就是饱和蒸汽
19.两种湿空气相对湿度一样，关于温度高与温度低的含湿量说法正确的是____。 A.温度高的含湿量大 B.温度低的含湿量大 C.两者含湿量一样大 D.无法确定
23.对于未饱和空气，干球温度、湿球温度、及露点中____最低。 干球温度 B. 湿球温度 C.露点 D.三者相等
27.未饱和空气在与水隔绝的条件下定压降温，湿蒸汽中干空气分压力____，水 蒸气分压力____。 A.升高／降低 B.降低／升高 C.升高／不变 D.不变／不变
28.湿空气的温度不变，相对湿度增大时，____也随之增大。 A.含湿量 B.水蒸气分压力 C.露点 D.以上全部
二、 h-d 图的应用
根据湿空气的两个独立参数，可在图上确定湿 空气其它参数：
t tw pv d h td
注意：对于不同的大气压力， h-d 图有
所不同，在工程中应当选择相应或相近的大
气压力下的h-d图，以减少误差
例：已知湿空气的干球温度t=30℃，相对湿度φ=0.6，求
湿空气的湿度H，露点td、tas。
38.干湿球温度计用来测量____。 A.绝对温度 B.相对温度 C.过冷度 D.相对湿度
39.空气越干燥，则干球温度计的温度差____。 A.不变 B.越小 C.越大 D.趋于零
40.湿空气的温度不变，相对湿度减小时，____随之增大。 A. 含湿量 B.水蒸气分压力 C.露点 D.都不对
工程热力学湿空气
在相同的温度下： 0 pv ps (T ) 相对湿度
pv ps
＝ 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
2、含湿量 Specific humidity
a dry,a 1
3
1
每吸收1kg水分所需加热量
Q mdry ,a (h2 h1 ) 3776kJ
d
§3-10
湿空气
湿空气是指含有水蒸气的空气；
干空气是指不含水蒸气的空气。 大气中的空气或多或少都含有水蒸气， 只是由于其中水蒸气的含量低，有时就按 干空气处理。
空调、通风、烘干、冷却塔、储存 Atmospheric air 分压低 湿空气＝（干空气＋水蒸气） air steam 理想混合气体（道尔顿分压定律）
焓湿图的结构
8、热湿比 已知初态1 h h 1
2
t
4000
过程斜率已知 可确定终态
100%
pv 4000
d
焓湿图的结构
不同的pb 不同的h-d图 h h t
100%
pv
d
§9-9 湿空气的基本热力过程
一、单纯加热或冷却过程 Simple Heating and Cooling 2 2 1 d不变 h 2' 1 1 2 2’ 1 q 加热 h 放热 h 1 1 2 q h2 h1
湿空气的焓、熵和容积
以单位质量干空气为基准，理想混合气体
H ma ha mv hv h ha d hv kJ/kg干空气 ma ma
pv ps
＝ 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
2、含湿量 Specific humidity
a dry,a 1
3
1
每吸收1kg水分所需加热量
Q mdry ,a (h2 h1 ) 3776kJ
d
§3-10
湿空气
湿空气是指含有水蒸气的空气；
干空气是指不含水蒸气的空气。 大气中的空气或多或少都含有水蒸气， 只是由于其中水蒸气的含量低，有时就按 干空气处理。
空调、通风、烘干、冷却塔、储存 Atmospheric air 分压低 湿空气＝（干空气＋水蒸气） air steam 理想混合气体（道尔顿分压定律）
焓湿图的结构
8、热湿比 已知初态1 h h 1
2
t
4000
过程斜率已知 可确定终态
100%
pv 4000
d
焓湿图的结构
不同的pb 不同的h-d图 h h t
100%
pv
d
§9-9 湿空气的基本热力过程
一、单纯加热或冷却过程 Simple Heating and Cooling 2 2 1 d不变 h 2' 1 1 2 2’ 1 q 加热 h 放热 h 1 1 2 q h2 h1
湿空气的焓、熵和容积
以单位质量干空气为基准，理想混合气体
H ma ha mv hv h ha d hv kJ/kg干空气 ma ma
12第四版工程热力学总结第12章18页PPT文档
（3）可求得烟气中水蒸气的分压力：
pH 2 OH 2 O p0 .0 8 0 .10 .0M 08P17 a
谢谢！
18
9
12-7 湿空气过程及其应用
三、冷却过程—冷却去湿过程
当湿空气被冷却到露点温度时达到饱和状态，若继续冷 却，则将有水蒸气凝结析出，实现去湿的目的。
四、加湿过程
1 喷水加湿过程
工程上可近似地把喷水加湿过 程按定焓过程处理。
d
t
2 喷蒸汽加湿过程
按定温过程处理。
d h
10
选择最合适的一个答案：
（2）各组元的质量分数：
16
（2）各组元的质量分数：
w C2O C2O M M C e2 q O0.1 224.1 942 1% 8
wN2
N2
MN2 0.8 287% 7
Meq
2.912
w H 2 O 1 w C 2 O w N 2 1 1 % 8 7 % 7 5 %
，用Td表示。即在一定的Pv下未饱和湿空气冷却到饱和湿空
气时（将结出露珠）的温度。
5
第12章 内容回顾
四、湿空气的状态参数
1. 绝对湿度：每1m3湿空气中所含的 水蒸气的质量。
v
mv V
Pv RgvT
2. 相对湿度：即为湿空气中水蒸汽的分 压力与相同温度的饱和湿空气中水蒸汽分 压力之比。
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第12章 理想气体混合物和湿空气
沈维道《工程热力学》(第4版)章节题库-理想气体混合物及湿空气(圣才出品)
的熵相等，试确定其摩尔分数。
已知：氮气
；
氩气
。
解：据混合气体的性质，混合气体的比定压热容和折合气体常数为
（a）
根据题意
即 式（a）代入式（b） 代入题给数据，得
（b）
，考虑到
，所以
2．刚性绝热容器由隔板分成 A 和 B 两部分（图 12-2）。两侧各储有 1mol 和 ，且
6 / 17
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前后温度相等，因此，混合熵增为
3．秋季白天秋高气爽气温较高，此时的空气为（ ）。 A．干空气 B．饱和空气 C．未饱和空气 D．过热空气 【答案】C 【解析】地球上的大气或多或少都含有水蒸气，湿空气本身并无过热之说，只有饱和与 未饱和之分，空气中带有的水蒸气在过热状态（温度高于其饱和温度），则为未饱和湿空气， 水蒸气达饱和状态（温度等于其饱和温度），则为饱和湿空气。
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小，所以工程上常忽略由此造成的焓值的改变。
7．湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化（ ）。
A＜0 或△U＞0
【答案】B
1．下面说法中正确的是（ ）。 A．绝对湿度越大，则相对湿度越大 B．含湿量小，则湿空气的吸湿能力越强 C．相对湿度越小，则湿空气的吸湿能力越强 D．相对湿度越大，则湿空气的吸湿能力越强 【答案】C
4.76mol 空气，则空气的熵为（ ）。
A．
B．
C．
D．都不对。
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【答案】C
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【解析】混合过程不可逆，所以由 1atm、25 的 1mol 氧和 3.76mol 氮等压混合组
已知：氮气
；
氩气
。
解：据混合气体的性质，混合气体的比定压热容和折合气体常数为
（a）
根据题意
即 式（a）代入式（b） 代入题给数据，得
（b）
，考虑到
，所以
2．刚性绝热容器由隔板分成 A 和 B 两部分（图 12-2）。两侧各储有 1mol 和 ，且
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前后温度相等，因此，混合熵增为
3．秋季白天秋高气爽气温较高，此时的空气为（ ）。 A．干空气 B．饱和空气 C．未饱和空气 D．过热空气 【答案】C 【解析】地球上的大气或多或少都含有水蒸气，湿空气本身并无过热之说，只有饱和与 未饱和之分，空气中带有的水蒸气在过热状态（温度高于其饱和温度），则为未饱和湿空气， 水蒸气达饱和状态（温度等于其饱和温度），则为饱和湿空气。
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小，所以工程上常忽略由此造成的焓值的改变。
7．湿蒸汽经定温膨胀过程后其内能变化（ ）。
A＜0 或△U＞0
【答案】B
1．下面说法中正确的是（ ）。 A．绝对湿度越大，则相对湿度越大 B．含湿量小，则湿空气的吸湿能力越强 C．相对湿度越小，则湿空气的吸湿能力越强 D．相对湿度越大，则湿空气的吸湿能力越强 【答案】C
4.76mol 空气，则空气的熵为（ ）。
A．
B．
C．
D．都不对。
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【答案】C
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【解析】混合过程不可逆，所以由 1atm、25 的 1mol 氧和 3.76mol 氮等压混合组
工程热力学与传热学12)_湿空气
以及理想气体摩尔成分xv与分压力pv的 关系，相对湿度可以表示为：
pv vs v mv xv ps vv s ms xs
三、饱和蒸汽压、露点、绝热饱和温度
未饱和湿空气达到饱和有三种典型的途径：
1、温度不变的情况下，水 分向空气中蒸发，蒸汽 的分压力增加，可以达 到饱和空气状态，如图 中定温过程A－C。达到 饱和时，蒸汽分压力就 是对应此空气温度的饱 和蒸汽压力ps。
水蒸气饱和压力
• 的变化范围为 0～1（0%～100%，对
于饱和空气，其相对湿度为1或100%）
• 相对湿度 愈小，表明什么？ • 相对湿度 愈小，表示空气中水蒸气离 饱和状态越远，即越干燥，此时空气吸 收水分的能力越强；反之空气愈潮湿， 吸湿能力越弱。★
根据水蒸气的理想气体状态方程： RvT RvT pv ps vv vs 和湿空气中水蒸气组元的状态方程： mv pv V RvT
绝热
四、湿空气的含湿量d
定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称 “含湿量”
水蒸气的摩尔质量 =18.016×103kg/mol
由分压力定律可知：理想 气体混合物中各组元的摩 尔数之比，等于其分压力 之比
kg kg ( 干空气）
mv M v nv d ma M a na
干空气的摩尔质量 =28.97×103kg/mol
当我们给盛有空气的密闭容器加热的时候，则其压强当然也会 增大．而对大气来说情况就不同了．当某一区域的大气温度因某种 因素而升高时，必将引起空气体积的膨胀，空气分子势必要向周围 地区扩散．温度高，气体分子固然会运动得快些，这将成为促进压 强增大的因素．但另一方面，随着温度的升高，气体分子便向周围 扩散，则该区域内的气体分子数就要减少，从而形成一个促使压强 减小的因素．而实际的情况乃是上述两种对立因素共同作用的结 果．至于这两种因素中哪个起主要作用，我们不妨来看一看大陆及 海洋上气压随气温变化的实际情况．我们说，夏季大陆上气温比海 洋上高，由于大陆上的空气向海洋上扩散，而使大陆上的气压比海 洋上低；冬季大陆气温比海洋上低，由于海洋上空气要向大陆上扩 散，又使大陆上气压比海洋上高．而由此可见，在温度变化和分子 扩散两个因素中，扩散起着主要的、决定性的作用．应当指出，这 里所说的扩散，是指空气的横向流动．因为由空气的纵向流动并不 能改变竖直气柱的重量（有的文献②把因温度而产生的气压变化说 成是空气沉浮的结果，这是不妥的），因而也就不能改变大气的压 强（对重力加速度g因高度变化而产生的影响完全可以忽略）．
工程热力学课件：第12章 理想气体混合物及湿空气
大气是由干空气和一定量的水蒸气混合而 成的，我们称其为湿空气。干空气的成分 主要是氮（78％）、氧（21％）、氩 （0.93％）、二氧化碳（0.03％）及其它 微量气体。
湿空气模型
常温常压下湿空气中的干空气基本上是 一个稳定的混合物，可视为纯物质。
常温常压下湿空气中的水蒸气量可能变。
在需要考虑湿度的热力过程中，湿空气可 视为干空气与水蒸汽的混合物
第十二章
理想气体混合物及 湿空气
纯物质
混合物与纯物质
一种化学成分组成 H2O CO2
混合物 多种化学成分（纯物质）组成
混合物中 的纯物质 称组元
CH O .N = CO +HO+.N
Air（干） 燃烧产物
过程中组元的量不变的混合物可 视为纯物质（如干空气）
压气机Air
干空气的标准成分
湿空气
湿度控制的应用
在通信行业的应用：确保设备可靠性
混合物热力性质
1 混合物的状态公理如何表达 2 如何确定混合物中各组元的状态 3 如何确定混合物整体的状态
理想气体混合物
§12-1.道尔顿分压力定律 §12-2.亚美格分体积定律 §12-3.三种分数的关系 §12-4.混合物的比热容与能、焓、熵变
wisi12
查表
si12
s20 (T2 ) s10 (T1) Rgi ln
pi 2 pi1
当组分不变时
pi2 xi p2 p2 pi1 xi p1 p1
si12
si02 (T2 )
si01(T1) Rgi
ln
p2 p1
si02 (T2 ) Rgi ln p2 si01(T1) Rgi ln p1
水在液相（或固相、气相） k =1，f=1，
湿空气模型
常温常压下湿空气中的干空气基本上是 一个稳定的混合物，可视为纯物质。
常温常压下湿空气中的水蒸气量可能变。
在需要考虑湿度的热力过程中，湿空气可 视为干空气与水蒸汽的混合物
第十二章
理想气体混合物及 湿空气
纯物质
混合物与纯物质
一种化学成分组成 H2O CO2
混合物 多种化学成分（纯物质）组成
混合物中 的纯物质 称组元
CH O .N = CO +HO+.N
Air（干） 燃烧产物
过程中组元的量不变的混合物可 视为纯物质（如干空气）
压气机Air
干空气的标准成分
湿空气
湿度控制的应用
在通信行业的应用：确保设备可靠性
混合物热力性质
1 混合物的状态公理如何表达 2 如何确定混合物中各组元的状态 3 如何确定混合物整体的状态
理想气体混合物
§12-1.道尔顿分压力定律 §12-2.亚美格分体积定律 §12-3.三种分数的关系 §12-4.混合物的比热容与能、焓、熵变
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查表
si12
s20 (T2 ) s10 (T1) Rgi ln
pi 2 pi1
当组分不变时
pi2 xi p2 p2 pi1 xi p1 p1
si12
si02 (T2 )
si01(T1) Rgi
ln
p2 p1
si02 (T2 ) Rgi ln p2 si01(T1) Rgi ln p1
水在液相（或固相、气相） k =1，f=1，
沈维道《工程热力学》(第4版)笔记和课后习题(含考研真题)详解(第12~13章)【圣才出品】
V Vi
i
道尔顿分压力定律和亚美格分体积定律只适用于理想气体状态。
2．混合气体的成分
（1）气体混合物占组成含量百分数分类
①质量分数；
1 / 64
(12-3)
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②摩尔分数；
③体积分数。
（2）各种百分数的表示方法
①质量分数是组分气体质量与混合气体总质量之比，第 i 种气体的质量分数用 wi 表示
律。
（2）分体积定律
另一种分离方式如图 l2-1 所示。各组成气体都处于与混合物相同的温度、压力(T、p)
下，各自单独占据的体积Vi 称为分体积。对第 i 种组成写出状态方程式为 pVi ni RT
(12-2)
图 l2-1 理想气体分体积示意图 对各组成气体相加，得出
pVi RT ni
i
i
可得
i
xi
i
Rg ,eq
1
Rg ,eq Rg .i wi
i
（12-10）
二、理想气体混合物的比热容、热力学能、焓和熵 1．理想气体混合物的比热容
混合气体的比热容是 lkg 混合气体温度升高 l℃所需热量。1kg 混合气体中有 wi kg 的
第 i 组分。因而，混合气体的比热容为
c wici
i
同理可得混合气体的摩尔热容和体积热容分别为
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沈维道《工程热力学》（第 4 版）笔记和课后习题（含考研真题）详解
第 12 章 理想气体混合物及湿空气
12.1 复习笔记
一、理想气体混合物 1．分压力定律和分体积定律 （1）分压定律
p pi
第十二章湿空气
ma ha mv hv H h ha dhv ma ma
焓的计算基准点，对干空气，取0℃的干空气焓 为零。对水蒸汽取0℃的水的焓为零。
温度为t的干空气焓值为
ha c pt 1.005 t
KJ/Kg（a）
水蒸汽：焓是状态参数，它的变化与途径无关。假 定水在 0℃下汽化，然后蒸汽从0℃加热到t℃ ， 取水蒸汽的定压平均质量比热Cp＝1.85KJ/(kgk)。 则：
三、混合气体的平均摩尔质量和平均气体常数
平均摩尔质量：混合物的总质量与混合物总摩尔数的比
n
M eq
m n
n M
i 1 i
i
n
xi M i i M i
i 1 i 1
n
n
平均气体常数：
Rg ,eq
8314 M eq
五、质量分数与容积分数的换算关系为：
vi ni xi i v n
i 1
n
m h m1h1 m2 h2 m3h3 ... mn hn mi hi
n mi h hi g i hi i 1 m i 1 n i 1
n
三、混合气体的熵： 等于各组成气体熵之和
S Si
i 1
n
1千克混合气体
s wi si
h v 2501 c pt 2501 1.85t KJ/Kg（水）
h 1.005t d (2501 1.85t ) KJ/Kg（a）
四、 湿空气的比体积：
RgT v (1 d ) P
1 d Rg Rga Rgv 1 d 1 d
50m3的房间内空气 t1=30℃，1 =60%，被等压冷却到t2= 10℃。 已知 pb= 0.1013MPa 。求：1）初态时td，d1及H；2）凝结水量 Δmv；3）放热量Q 。 解：1） 查表
沈维道《工程热力学》(第4版)名校考研真题-理想气体混合物及湿空气(圣才出品)
第12章理想气体混合物及湿空气一、选择题1．湿空气是干空气和水蒸汽的混合物，不能作为完全气体看待。
该表述（）。
[北京航空航天大学2005、2006研]A．正确B．错误【答案】B2．依理想混合气体的假定，第i种组成气体的状态方程可写成（）。
[东南大学2004研]A．B．C．D．【答案】B【解析】依据分压定律可知，除B选项正确之外，还有p i V=m i R m T。
二、填空题1．水、冰和汽三相共存点的热力学温度为______K。
[北京航空航天大学2005、2006研]【答案】273.16【解析】φ=100%时，湿空气饱和，即湿度无法继续提高，仍然由空气和水蒸气组成。
2．用仪表可测得湿空气的露点温度、干球温度和湿球温度，若测量值分别是18℃、21℃和24℃三个值，其中______℃是湿球温度。
[东南大学2004研]【答案】21°C【解析】干球温度>湿球温度>露点温度。
3．相对湿度定义为______；当湿空气处于饱和状态时，其相对湿度为______；干空气的相对湿度为______。
[北京理工大学2007研]【答案】或；100%；0三、判断题1．在T-S图中，理想气体的定压线比定容线陡。
（）[同济大学2006研]【答案】错【解析】在T-S图中，理想气体的定容线比定压线陡2．湿空气中的水蒸气处于饱和状态。
（）[天津大学2004研]【答案】对3．湿空气的相对湿度越大，空气中水蒸气的含量就越大。
（）[西安交通大学2003研]【答案】错【解析】相对湿度是水蒸气分压力与相同温度下的饱和压力的比值，因此不同温度下的湿空气的相对湿度没有可比性，不能得到空气中水蒸气含量多少的结论。
4．露点温度其值等于空气中水蒸气分压力对应的饱和温度。
（）[东南大学2003研] 【答案】对四、名词解释1．含湿量。
[东南大学2004研]答：指1kg干空气中所含水蒸汽的质量。
2．绝对湿度与相对湿度。
[中科院—中科大2007研]答：湿空气的绝对湿度是指单位体积湿空气中包含的水蒸气的质量，也即水蒸气的密度。
工程热力学与传热学12)_湿空气解读
和温度，用Tw 表
示。
绝热
四、湿空气的含湿量d
定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称
“含湿量”
由分压力定律可知：理想
水蒸气的摩尔质量 =18.016×103kg/mol
气体混合物中各组元的摩 尔数之比，等于其分压力
之比
d
mv ma
M vnv M ana
kg kg (干空气）
干空气的摩尔质量 =28.97×103kg/mol
六、 冷却塔
利用蒸发冷却， 将热水降温，获 得工业用循环水。
图书例
温度、湿度与大气压强
物理学告诉我们：“大气压的变化跟天气有密切的关 系．一般地说，晴天的大气压比阴天高，冬天的大气压比夏 天高．”对这段叙述可归结为温度、湿度与大气压强的关系 问题．
我们通常所称的大气，就是包围在地球周围的整个空气 层．它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外，还含 有水汽和尘埃．我们把含水汽很少（即湿度小）的空气称 “干空气”，而把含水汽较多（即湿度大）的空气称“湿空 气”．不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻．其实， 干空气的分子量是28.966，而水汽的分子量是18.016，故干 空气分子要比水汽分子重．在相同状况下，干空气的密度也 比水汽的密度大．水汽的密度仅为干空气密度的62％左右．
随t 增大斜率增大。
h cp,at d (hc cp,vt ) h d t hc cp,vt
湿空气
4、等相对湿度线（等 ）
• 定 线是一组向上凸的曲线群。
• 露点td 是湿空气冷却到＝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。
湿空气
5、水蒸气分压力线
由于地球上的大气总量是基本上恒定的．当一个地区 的气温增加时，往往伴随着另一个地区温度的降低，这 就为高温处的空气向低温处扩散带来了可能．而扩散的 结果常常是高温处的气压比低温处低．当我们生活的北 半球是接受太阳热量最多的盛夏时，南半球却是接受太 阳热量最少的严冬．这时，由于北半球的空气要向南半 球扩散而使北半球的气压较南半球要低．而由于大气总 量基本不变，则此时北半球的气压就低于标准大气压， 南半球的气压当然也就会高于标准大气压．同样，空气 的反方向扩散又会使北半球冬季的气压高于标准大气 压．因而，在北半球，冬季的大气压就会比夏季要 高．当然，大气压的变化是很复杂的，但对科普的说法 作上述解释还是可以的
示。
绝热
四、湿空气的含湿量d
定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称
“含湿量”
由分压力定律可知：理想
水蒸气的摩尔质量 =18.016×103kg/mol
气体混合物中各组元的摩 尔数之比，等于其分压力
之比
d
mv ma
M vnv M ana
kg kg (干空气）
干空气的摩尔质量 =28.97×103kg/mol
六、 冷却塔
利用蒸发冷却， 将热水降温，获 得工业用循环水。
图书例
温度、湿度与大气压强
物理学告诉我们：“大气压的变化跟天气有密切的关 系．一般地说，晴天的大气压比阴天高，冬天的大气压比夏 天高．”对这段叙述可归结为温度、湿度与大气压强的关系 问题．
我们通常所称的大气，就是包围在地球周围的整个空气 层．它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外，还含 有水汽和尘埃．我们把含水汽很少（即湿度小）的空气称 “干空气”，而把含水汽较多（即湿度大）的空气称“湿空 气”．不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻．其实， 干空气的分子量是28.966，而水汽的分子量是18.016，故干 空气分子要比水汽分子重．在相同状况下，干空气的密度也 比水汽的密度大．水汽的密度仅为干空气密度的62％左右．
随t 增大斜率增大。
h cp,at d (hc cp,vt ) h d t hc cp,vt
湿空气
4、等相对湿度线（等 ）
• 定 线是一组向上凸的曲线群。
• 露点td 是湿空气冷却到＝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。
湿空气
5、水蒸气分压力线
由于地球上的大气总量是基本上恒定的．当一个地区 的气温增加时，往往伴随着另一个地区温度的降低，这 就为高温处的空气向低温处扩散带来了可能．而扩散的 结果常常是高温处的气压比低温处低．当我们生活的北 半球是接受太阳热量最多的盛夏时，南半球却是接受太 阳热量最少的严冬．这时，由于北半球的空气要向南半 球扩散而使北半球的气压较南半球要低．而由于大气总 量基本不变，则此时北半球的气压就低于标准大气压， 南半球的气压当然也就会高于标准大气压．同样，空气 的反方向扩散又会使北半球冬季的气压高于标准大气 压．因而，在北半球，冬季的大气压就会比夏季要 高．当然，大气压的变化是很复杂的，但对科普的说法 作上述解释还是可以的
12工程热力学第十二章 湿空气
h3 h4 = q + 0.001( d 3 d 4 ) h v
式中: 为冷却介质带走的热量; 为凝结水的比焓. 式中:q为冷却介质带走的热量;hv为凝结水的比焓.
三,绝热加湿过程 在绝热的条件下, 湿空气吸收水分, 在绝热的条件下 , 湿空气吸收水分 , 其 含湿量增加的过程, 含湿量增加的过程 , 称为湿空气的绝热加湿 过程. 过程. 绝热加湿过程中, 绝热加湿过程中 , 单位质量干空气的湿 空气吸收的水分为 d2 - d1 , 湿空气的焓增为 水分带入的能量, 水分带入的能量,即 h2 h1 = 0.001( d 2 d 1 ) h v 式中: 为水的焓. 式中:hv为水的焓.因为水分带入湿空气中的能量0.001(d2-d1) hv 相比很小,可忽略不计, 与湿空气的焓h1,h2相比很小,可忽略不计,即
mv pv ρv = = V Rg, v T ρv = 相对湿度 ρs 说明了吸收水蒸气的能力. ↓→吸收水蒸气的能力 吸收水蒸气的能力↑ 说明了吸收水蒸气的能力. ↓→吸收水蒸气的能力↑,当 =
饱和湿空气) 吸收水蒸气的能力为零. 100% (饱和湿空气)→吸收水蒸气的能力为零. 由理想气体状态方程, 由理想气体状态方程,相对湿度可表示为 pv = ps 相对湿度的测量:毛发湿度计 相对湿度的测量: 干湿球温度计
1212-4
湿空气的热力过程
湿空气热力过程的分析,主要讨论湿空气的状态变化, 湿空气热力过程的分析,主要讨论湿空气的状态变化,及其与 外界的能量交换情况. 外界的能量交换情况. 一,加热过程 加热过程一般在定压条件下完成. 加热过程一般在定压条件下完成. 特征: 特征:湿空气T↑,d=const. 过程线沿定含湿量线向温度升高的方向进行, 过程线沿定含湿量线向温度升高的方向进行, 过程中, 过程中,h↑, ↑. 加热过程中,吸热量等于焓值的增加,即 加热过程中,吸热量等于焓值的增加,
工程热力学：第12章 混合气体和湿空气
pi p
6. 利用混合物成分求M混和Rg混
1)已知质量分数
Rg混 wi Rgi
M混
R Rg混
wi
Rg混 Rgi
xi
wi Rgi Rg混xi Rg混xi Rg混
7
2)已知摩尔分数
M混 Mi xi
Rg混
R M混
n混M混 niMi
M混
ni M i
n混
ni n混
Mi
xiMi
ln T2 T1
Rxi
ln
pi,2 pi,1
11
例A4412551 例A4412552 讨论混合熵变
12
12–2 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。水蒸气以外的所有组成气体称为干空气，看 作是不变的整体。因此，大气是干空气与水蒸气组成的混合气 体。
▲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混T
平均气体常数， 折合气体常数
M 混 Rg混 R
(Mv)0 22.4 103 m3 / mol
n混 ni
n混M 混 niM i
理想气体混合物可作为Rg混和M混的“某种”理想气体。2
例A711143 例A411143
8
四、理想气体混合物的比热容、热力学能、焓和熵
1.比热容 c混 wici c混 xici
Cm混 xiCmi
Cmp CmV R
2.热力学能 U混 Ui
u混
U m
miui m
(wiui )
3.焓 H混 Hi Ui piV Ui Vpi U pV H混
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喷水加湿1－2
h1 (d2 d1)hl h2 h 0
d mv Mvnv 18.016 pv 0.622 pv
ma Mana 28.97 pa
p pv
0.622 ps p ps
kg（水蒸气）/kg（干空气）
§13-2 湿空气及其状态参数
d 0.622 ps p ps
在总压力p不变的情况下，一定的蒸汽分压力对
应着一定的含湿量。
在总压力p不变的情况下，相对湿度愈高，含湿
露点。
§13-4 湿空气的焓湿图
2、等焓线（等 h 线）
等 h 线是一组与横坐标轴成135°的直线群。 等 h 线亦可近似看成定湿球温度线（tw）
3、等温线（等 t 线）
h cp,at d (25011.86t)
h 25011.86t d t
可见在 h-d 图上，定t线的斜率为正，且 随t增大斜率增大。
也就是水蒸气的密度
v
1 vv
pv Rg ,vT
§13-2 湿空气及其状态参数
在一定温度下：
v
1 vv
pv Rg ,vT
湿空气中水蒸气的分压力愈大，其绝对 湿度愈大； 水蒸气的分压力不可能超过该温度下水 蒸气的饱和压力
pv ps
§13-2
湿空气及其状态参数
v
1 vv
pv Rg ,vT
水蒸气达到饱和时，湿空气具有该温度下最 大绝对湿度，这时的空气称为饱和空气。
§13-4 湿空气的焓湿图
4、等相对湿度线（等 ）
定 线是一组向上凸的曲线群。
＝100%饱和空气曲线把h-d 图分成
两部分，曲线以上为未饱和湿空气，曲线 以下无实际意义。
5、水蒸气分压力线
pv
pd 0.622
d
pv f (d )
1 2 3 4 5
§13-4 湿空气的焓湿图
二、 h-d 图的应用
pv ps
v
s
ps Rg ,vT
§13-2 湿空气及其状态参数
湿空气未达到饱和时，其中水蒸气的分压 力总小于饱和压力，水蒸气处于过热状态，这 时湿空气为未饱和空气。
pv ps
v s
§13-2 湿空气及其状态参数
二、相对湿度
湿空气的绝对湿度与同温度下饱 v pv
和空气的绝对湿度的比值为相对湿度。
量也愈高。
§13-2 湿空气及其状态参数 四、湿空气的焓
H maha mvhv
考虑到湿空气中水蒸气的质量经常变化，而干空气的 质量是稳定的，所以湿空气的比焓是相对于单位质量的干 空气而言：
h
maha mvhv ma
ha
dhv
§13-2 湿空气及其状态参数
h
maha mvhv ma
ha
根据湿空气的两个独立参数，可在图上 确定湿空气其它参数：
t tw pv d h td
§13-5 湿空气过程Biblioteka 其应用1、 加热（或冷却）过程
d 0
加热：1－2 t h , 吸湿能力增大 冷却：1－2`（t>td） t h , 吸湿能力减弱
§13-5 湿空气过程及其应用
2、绝热加湿过程
s ps
= 0~100%，饱和空气的相对湿度为100%；
相对湿度愈小，表示空气中水蒸气距离饱和 状态愈远，空气吸收水分的能力愈大，即愈干 燥；反之空气愈潮湿。
§13-2 湿空气及其状态参数 三、湿空气的含湿量d
一定容积的湿空气中水蒸气的质量mv kg与干空气的质量 ma kg 之间之比，称为含湿量。
§13-3 相对湿度测定
d 1.005(tw t) ds tw 1.86(t tw ) tw
其中： tw 湿球温度 ds 湿球温度下的饱和湿度
tw 湿球温度下的汽化潜热
§13-4 湿空气的焓湿图
一、湿空气的 h-d 图
h-d 图由下列五种线群组成：
1、等湿线（等 d 线） 等d线是一组平行于纵坐标的直线群。 露点td是湿空气冷却到＝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
p
T
3
T
pv
1
2
v
3
1
pv 2
s
§13-2 湿空气及其状态参数
3. 在绝热条件下向湿空气加入水分，并尽其蒸 发，也可使空气达到饱和，相应的温度为绝热
饱和温度，用Tw´表示。
绝热饱和温度
H1
H2
Hw
H1 H w H2 或 mah1 mwycptw mah2
h1
mw2 mw1 ma
c pwtw
1 1 d
Rg ,a
d 1 d
Rg ,i
287 461d 1 d
§13-2 湿空气及其状态参数
六、饱和蒸汽压、露点及绝热饱和温度 未饱和空气达到饱和有三种途径：
饱和与未饱和湿空气
12.. 温蒸汽度分不压变，力水不分变向，空降气低中湿蒸空发气，温蒸度汽，的也分可压以力达
到增饱加和，（可1以－达2）到。饱2和点空的气温状度态为（对1应－于3）pv。的达饱到 和饱和温蒸和度汽时压，，力称蒸p为汽s 露分点压，力用就t是d表对示应。于空气温度的饱
不包含溶解的空气； 空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的相
平衡。
以上假定在高压下可能导致较大的误差。
§13-1 概 述
下标约定： a－干空气 v－水蒸气 s－饱和水蒸气 －无下标为湿空气参数
p pa pv
§13-2 湿空气及其状态参数 一、绝对湿度和饱和空气
绝对湿度： 单位容积的湿空气中包含的水蒸气质量，
第十二章 湿空气
§13-1 概 述
湿空气 湿空气是干空气与水蒸气的混合物。
涉及湿空气的常见的工业过程 空气温度与湿度调节过程、物体的干燥过程、 冷却水塔中的水冷却过程等。
冷却塔
§13-1 概 述
分析湿空气时假定： 把气相混合物看作是理想气体混合物； 当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相中
h2
h1 103 (d2 d1)cpwtw h2
因每kg干空气所吸收的水蒸气只有几克，再乘上10-3后,左侧第二项 的值很小，通常可以忽略不计。上式可简化为
h1 h2
工程应用中不可能测量出绝热饱和温度, 常用干湿球温度计上的湿球温度计的读数来替代。
§13-3 相对湿度测定
tw tw
t tw td
dhv
经验公式：
{h}kJ / kg (干空气） 1.005{t}C {d}kg/kg(干空气）(25011.86{t}C)
§13-2 湿空气及其状态参数
五、湿空气的比体积
1 kg干空气与d kg的水蒸气组成的湿空气，
其比体积：
v (1 d ) RgT m3 / kg(干空气) P
Rg
wi Rgi
h1 (d2 d1)hl h2 h 0
d mv Mvnv 18.016 pv 0.622 pv
ma Mana 28.97 pa
p pv
0.622 ps p ps
kg（水蒸气）/kg（干空气）
§13-2 湿空气及其状态参数
d 0.622 ps p ps
在总压力p不变的情况下，一定的蒸汽分压力对
应着一定的含湿量。
在总压力p不变的情况下，相对湿度愈高，含湿
露点。
§13-4 湿空气的焓湿图
2、等焓线（等 h 线）
等 h 线是一组与横坐标轴成135°的直线群。 等 h 线亦可近似看成定湿球温度线（tw）
3、等温线（等 t 线）
h cp,at d (25011.86t)
h 25011.86t d t
可见在 h-d 图上，定t线的斜率为正，且 随t增大斜率增大。
也就是水蒸气的密度
v
1 vv
pv Rg ,vT
§13-2 湿空气及其状态参数
在一定温度下：
v
1 vv
pv Rg ,vT
湿空气中水蒸气的分压力愈大，其绝对 湿度愈大； 水蒸气的分压力不可能超过该温度下水 蒸气的饱和压力
pv ps
§13-2
湿空气及其状态参数
v
1 vv
pv Rg ,vT
水蒸气达到饱和时，湿空气具有该温度下最 大绝对湿度，这时的空气称为饱和空气。
§13-4 湿空气的焓湿图
4、等相对湿度线（等 ）
定 线是一组向上凸的曲线群。
＝100%饱和空气曲线把h-d 图分成
两部分，曲线以上为未饱和湿空气，曲线 以下无实际意义。
5、水蒸气分压力线
pv
pd 0.622
d
pv f (d )
1 2 3 4 5
§13-4 湿空气的焓湿图
二、 h-d 图的应用
pv ps
v
s
ps Rg ,vT
§13-2 湿空气及其状态参数
湿空气未达到饱和时，其中水蒸气的分压 力总小于饱和压力，水蒸气处于过热状态，这 时湿空气为未饱和空气。
pv ps
v s
§13-2 湿空气及其状态参数
二、相对湿度
湿空气的绝对湿度与同温度下饱 v pv
和空气的绝对湿度的比值为相对湿度。
量也愈高。
§13-2 湿空气及其状态参数 四、湿空气的焓
H maha mvhv
考虑到湿空气中水蒸气的质量经常变化，而干空气的 质量是稳定的，所以湿空气的比焓是相对于单位质量的干 空气而言：
h
maha mvhv ma
ha
dhv
§13-2 湿空气及其状态参数
h
maha mvhv ma
ha
根据湿空气的两个独立参数，可在图上 确定湿空气其它参数：
t tw pv d h td
§13-5 湿空气过程Biblioteka 其应用1、 加热（或冷却）过程
d 0
加热：1－2 t h , 吸湿能力增大 冷却：1－2`（t>td） t h , 吸湿能力减弱
§13-5 湿空气过程及其应用
2、绝热加湿过程
s ps
= 0~100%，饱和空气的相对湿度为100%；
相对湿度愈小，表示空气中水蒸气距离饱和 状态愈远，空气吸收水分的能力愈大，即愈干 燥；反之空气愈潮湿。
§13-2 湿空气及其状态参数 三、湿空气的含湿量d
一定容积的湿空气中水蒸气的质量mv kg与干空气的质量 ma kg 之间之比，称为含湿量。
§13-3 相对湿度测定
d 1.005(tw t) ds tw 1.86(t tw ) tw
其中： tw 湿球温度 ds 湿球温度下的饱和湿度
tw 湿球温度下的汽化潜热
§13-4 湿空气的焓湿图
一、湿空气的 h-d 图
h-d 图由下列五种线群组成：
1、等湿线（等 d 线） 等d线是一组平行于纵坐标的直线群。 露点td是湿空气冷却到＝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
p
T
3
T
pv
1
2
v
3
1
pv 2
s
§13-2 湿空气及其状态参数
3. 在绝热条件下向湿空气加入水分，并尽其蒸 发，也可使空气达到饱和，相应的温度为绝热
饱和温度，用Tw´表示。
绝热饱和温度
H1
H2
Hw
H1 H w H2 或 mah1 mwycptw mah2
h1
mw2 mw1 ma
c pwtw
1 1 d
Rg ,a
d 1 d
Rg ,i
287 461d 1 d
§13-2 湿空气及其状态参数
六、饱和蒸汽压、露点及绝热饱和温度 未饱和空气达到饱和有三种途径：
饱和与未饱和湿空气
12.. 温蒸汽度分不压变，力水不分变向，空降气低中湿蒸空发气，温蒸度汽，的也分可压以力达
到增饱加和，（可1以－达2）到。饱2和点空的气温状度态为（对1应－于3）pv。的达饱到 和饱和温蒸和度汽时压，，力称蒸p为汽s 露分点压，力用就t是d表对示应。于空气温度的饱
不包含溶解的空气； 空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的相
平衡。
以上假定在高压下可能导致较大的误差。
§13-1 概 述
下标约定： a－干空气 v－水蒸气 s－饱和水蒸气 －无下标为湿空气参数
p pa pv
§13-2 湿空气及其状态参数 一、绝对湿度和饱和空气
绝对湿度： 单位容积的湿空气中包含的水蒸气质量，
第十二章 湿空气
§13-1 概 述
湿空气 湿空气是干空气与水蒸气的混合物。
涉及湿空气的常见的工业过程 空气温度与湿度调节过程、物体的干燥过程、 冷却水塔中的水冷却过程等。
冷却塔
§13-1 概 述
分析湿空气时假定： 把气相混合物看作是理想气体混合物； 当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相中
h2
h1 103 (d2 d1)cpwtw h2
因每kg干空气所吸收的水蒸气只有几克，再乘上10-3后,左侧第二项 的值很小，通常可以忽略不计。上式可简化为
h1 h2
工程应用中不可能测量出绝热饱和温度, 常用干湿球温度计上的湿球温度计的读数来替代。
§13-3 相对湿度测定
tw tw
t tw td
dhv
经验公式：
{h}kJ / kg (干空气） 1.005{t}C {d}kg/kg(干空气）(25011.86{t}C)
§13-2 湿空气及其状态参数
五、湿空气的比体积
1 kg干空气与d kg的水蒸气组成的湿空气，
其比体积：
v (1 d ) RgT m3 / kg(干空气) P
Rg
wi Rgi