工程热力学 第八章 湿空气

d mv ma
d 622

v a
pv
B PV
( g / kg ( a )
14
d 622
ps
B ps
d 622
ps
B ps
( g / kg ( a )
当大气总压力B和空气温度一定时，水蒸气饱和 分压力PS也一定。含湿量d随相对湿度φ的增加 而增加。反之，φ↗，d↗，φ，d变化一至。 湿空气的质量成分： 在已知湿空气的含湿量d的情况下，其质量成 分如下： ga=1/(1+10-3d) = 干/（干+水） d的单位 g 或 gv = 10-3d/(1+10‐³ d) 含湿量在过程中的变化△d，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。即 湿空气在过程中吸收或析出的水分。这对于空气 15 的加湿或去湿处理是很重要的参数。
2
干空气随时间、地理位置、海拔、环境污染 等因素而产生微小的变化，为便于计算，将干空 气标准化（不考虑微量的其它气体）
成分 O2 相对分子质量 32.000 摩尔成分 0.2095
N2
Ar CO2
28.016
39.944 44.01
0.7809
0.0093 0.0003
空气平均分子质量 28.966 P湿空气=P干空气+P水蒸汽
例题\第十三章\A922133.ppt
28
四、干球温度 t —dry-bulb temperature， 湿球温度 tw—wet-bulb temperature和 绝热饱和温度t ad — adiabatic-saturation temperature
1.干、湿球温度计(wet-and-dry-bulb thermometer; psychrometer)原理
B p pa pv
4
二.未饱和湿空气和饱和湿空气 湿空气中水蒸气的状态由其分压力Pv和湿空 气的温度T确定。 如下图的a点。（水蒸气P-V 图）
过热 空气中的水蒸气 饱和
t ts pv t ts pv
空气未饱和 空气饱和
所以空气饱和与否取决于t，pv
5
P
①a点对应的状态参数：Pv，t t对应的水蒸气分压 力PS ∵Pv<PS ∴a处过热汽状 此时湿空气由干空气与过热水蒸气组成 = 未饱和空气
二、相对湿度（饱和度）-- humidity
—湿空气中水蒸气含量与同温度下最大可能含量之比。
v s
v
1 vv pv R gvT
1） 2）

pv ps
p v ps
s
1 vs

ps R gvT
0 1
=0 干空气 0 < < 1 未饱和空气 =1 饱和空气
19
九.湿球温度p143
下图8-2是一个使未饱和空在绝热情况下稳定流 动而达到饱和的物理模型。 这是一个决绝热加湿 过程，空气流经过水面，当空气与水经过.充分的 热质交换后，达热温平衡状态 ，水温达到一稳定 值，出口湿空气达到饱和温度 ，把这一稳定的温 度叫绝热饱和温度，也叫热力湿球温度。Tw*
20
M r a M a r v M v 28 . 97 10 . 95 R 287 1 0 . 378 pv B
pv B
结论：①Pv↗，M↘并总小于干空气的分子量28.97
P140 ②Pv↗,R↗ 湿空气的气体常数随水蒸汽分压力的提高而增大
11
四、绝对湿度和相对湿度 绝对湿度：每立方米湿空气中所含有的水蒸气质量。
六 饱和度D 饱和度是表示湿空气饱和程度的另一个参数。 D （比值） p （8-9） 622
v
D
d ds
622
B pv ps B ps

B ps
B pv
D≤φ
(Ps> Pv)饱和度D略小于相对湿度，
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七 湿空气比体积： 湿空气的容积以1kg干空气为基准定义。表示 在一定T，总P下1kg干空气和0.001dkg水蒸气 所占有的容积。即含 1kg干空气的湿空气的容 积。在数值上=在总压P和含湿量d下的干空气的 比值： V 3
第八章

湿空气
湿空气性质 湿空气的焓湿图 湿空气的基本热力过程 本章难点 思考题
1
第八章 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所组成。一般忽略水蒸气影 响，但在通风，空调及干燥工程中是不能忽略的。 其工艺上对空气的湿度是有要求的。 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。 这一章主要研究湿空气中水蒸气的含量，性质， 及有关计算。
未饱和 饱和 不可能全是水
？ 湿饱和气
9
空气达成饱和的途径
t不变，pv上升，pv=ps(t) pv不变，t下降，t=ts(pv)
露点—dew point
湿空气中水蒸气压力pv所对应 的饱和温度，td=ts(pv) 。
例题\第十三章\A422144.ppt
10
三、湿空气的分子量及气体常数
湿空气是由干空气和水蒸气组成的理想气体，其在一定的组成 下，有确定的平均分子量和气体常数。 湿空气平均分子量可按混 合气的容积成分计算
h h a 0.001dhv
( kJ / kg ( a ))
h计算基准点:干空气、水气取0度的焓=0 取定比热. ha=Cpt=1.01t kJ/kg 1.01干空气的定压比热. 水蒸气0度的h=0 hv=2501+1.85t 湿空气
h 1 .0 1t 0 .0 0 1d (2 5 0 1 1 .8 5 t )
吸湿 能力 下降
注：当t > ts（p），如在1atm时，t > 100 ℃时， 由于水蒸汽的最大压力（饱和压力）ps > p，故
p v , m ax p p s
此时

pv p v , m ax

pv p
27
三、含湿量d
——1kg干空气中所含水蒸气的质量
p vV
d
mv ma
d
vV aV
v ma v a ( m / kg ( a ))
v
V ma

R a T p
(1
Rv Ra
0 .0 0 1 d )
v
R a T p
(1 0 .0 0 1 6 0 6 d )
17
八.焓 湿空气也是以1kg干空气为基准. 它是1kg干空气 ha和0.001dkg水气的hv之和.
所以
1) v p v
每立方米湿空气中水蒸气的质量 kg/m3
pv 1 v p v v v R gvT vv R gvT
2)
p v p v , m ax p s
v s v , m ax ''
3）ρv数值不能直接反映湿空气吸湿能力的大小 如pv=0.6566kPa，1℃时pv=ps，无吸湿能力 10℃时pv<ps有吸湿能力。 26
热力学湿球温度tw*是湿空气的状态参数.它只决 定于进口湿空气的状态.(只要测出绝热饱和器 进出口的t和p就可计算确定湿空气的含湿量)。 在工程应用中要测热力学湿球温度是不可能的 (因为绝热是不可能的)所以常用干湿球温度计。 用球温度计的读数代替 Tw不是状态参数 （受风速测量条件的影响）. 但只要测量方法正确.在风速大于 的情况下.两 者相差不大

v a

R g ,v T p aV R g ,a T
0 .6 2 2
pv pa
0 .6 2 2
pv p pv
0 . 622
ps
p ps
0 .6 2 2
pv p
kg水蒸气/kg干空气 kg/kgD A
讨论：
a）当p一定时，
d pv
b) p、 一定， t p s d 升温吸湿原理
等T线
ff
B PS
b
be ePFra bibliotekVaa
c
c
t
t
d
v 湿空气中水蒸气的P- V 图
6
②使为饱和空气达到饱和的两种途径： A：t不变向湿空气增加水蒸气量，Pv↗→PS饱和状态。 P 由a→b，沿定温线变化。 干空气+饱和水蒸气=饱和空气
等T线
ff
B PS
b
b
e e
P
V
aa
c
c
t
t
d
v 湿空气中水蒸气的P- V 图
21
下图是干湿球温度计的示意图. 有2只相同的水银温度计组成 一支直接与空气接触-----干球温度计 另一支温度计的温饱(水银球)用浸在 水中的湿布包起来.----湿计.
干球温度计的读数称干球温度t 。 湿热平衡时湿球温度计的读数称湿球
温度tw
22
在干球温度计中周围为未饱和湿空气。湿球纱布 上的水将向空气中蒸发，使湿纱布上的水温下降。 （吸热 夏天头顶是毛巾）及湿球温度计上的读数 将下降，这样水域周围的空气产生温度差导致周 围空气像水传热阻止水温下降。但两者达到平衡 时。给水蒸发需Q =空气传来Q,（等焓）湿球温度 计上的读数不再下降。保持一定值，即 tw一定。 由上述分析可看出， tw 与水分的蒸发能力有关。 蒸发能力又与 风速有关，若周围空气为饱和湿空 气。宏观上水不蒸发， 干球温度t =湿球温度tw 。 相对湿度越小，两者温度相差越大。 tw还与空气 流速有关，并不完全取决于是空气的状态，一般 大于4米每秒，测的tw 与 tw* 比较接近。
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干球温度t 湿球温度tw与露点温度td
1 1
t > tw> td t = tw= td
t
T
tw
td
s
图5-9 干湿球温度计
24
25
§1-3 相对湿度(the relative humidity)和 含湿量(humidity; humidity ratio)
一.绝对湿度(absolute humidity)ρv

v
s

v
ps
13
五、含温量(比湿度) ∵工程中往往是对湿空气的加湿或去湿，湿量是 变化的，不便计算。湿空气中只有干空气的质量， 不会随湿空气的温度和湿度而改变， ∴在湿空气中 以1kg干空气作为计算的基准。 含湿量(或称比湿度)：在含有1kg干空气的湿空气 中，所混有的水蒸气质量称为湿空气的)。
B p pa pv
3
一、湿空气成分及压力 干空气：水蒸气以外的所有气体 湿空气：干空气+水蒸气组成的混合气体 工程中多采用大气为工质，这时湿空气的总压力 P=B（大气压力），其值较低，而组成湿气的干空 气分压力及水蒸气分压力就更低。所以可看作理想气 体。 湿空气=干空气+水蒸气 湿空气是理想气体混合物
v
mv V pv R vT
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，称为饱和绝对湿度 p
s
s
R vT
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 s
相对湿度反映湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度。
12

相对湿度反映了湿空气中水蒸气含量接近 饱和的程度。 在某温度t下， 值小，表示空气干燥，具 有较大的吸湿能力; 值大，表示空气潮湿， 吸湿能力小。 当 0 为干空气， 1 则为饱和空气。 未饱和空气的相对湿度在0到1之间 ( 0 1 )。 应用理想气体状态方程，相对湿度又可表 示为 p
b
T＞Ts=100℃（P ＞ B) t
aa
Ts=100℃
tt
P
V
c
c
t td d
v 湿空气中水蒸气的P- V 图
8
如
t/ C ps / kPa

1
10
20
30
0 .6 5 5 6 1 .2 2 7 9 2 .3 3 8 5 4 .2 4 5 1
20 C 10 C 1 C

p v 1 .2 2 7 9 k P a
7
B：水蒸气分压力Pv不变的情况下降温冷却，Pv一定， t↘→td。 Td是对应于Pv的饱和温度。 P 饱和状态a→c。沿定P线到c点。 c点的温度称为露点td。继续冷 等T线 却有水析出，td在工程中是很常 用的一参数。饱和空气：干空气和饱和
f ff 水蒸 气所组成的混合气体。 e e
t b
B PS
18
1.湿空气作为干气+水气=混合气.必须有三个 独立的参数.才能确立其状态. 2.若湿气就是大气.且B一定. 那么还需要两个 独立的参数。对于总压力B一定的湿空气， 在常 用的t.相对湿度φ.含湿量d.及焓中只有两个是相 对独立的参数.即只要知其两个,就可确定状态,而 求出其余参数. 例;若已知t和 φ(相对)当B一定时. 则由t—查图表→Ps 由t . φ .Ps→d=622φPs/B-φPs (含湿量) 所以t.d→h=1.01t+d(2501+1.85t)/1000 (焓) 所以φ.Ps→Pv=φPs