13章：湿空气 工程热力学课件(第四版)

（1）湿空气中的水蒸气凝集成的液相水或固相冰 中不含有空气；
（2）空气的存在不影响水蒸气与凝聚相的相平 衡，相平衡温度为水蒸气分压力所对应的 饱和温度。
13-2 相对湿度和含湿量
一、湿空气的相对湿度 二、湿空气的含湿量 三、湿空气的焓 四、湿空气的比体积
一、湿空气的相对湿度
相对湿度：
pv
ps
第十三章 湿空气
13-1 概述 13-2 相对湿度和含湿量 13-4 湿空气的焓湿图 13-5 湿空气过程及其应用
课件目录
本章作业
第十二章 1、7、8、9、
习题
12、14、18、19
பைடு நூலகம்
pp.
397~399 第四版
13-1 概述
湿空气指含有水蒸气的空气。 不含有水蒸气的空气称为干空气。 分析湿空气做如下假设：
h1=h2
向进行。
d1 d2 d2’
d
（二）喷蒸汽加湿
由质量守恒有：
qm,v qm.a
d2 d1
由能量守恒有： h 2 h 1(d 2 d 1)h v
喷水蒸气后，湿空气的h、φ、d均增大，如图13-11中 的过程1-2`。
三、冷却去湿过程
如右图中的过程1-A-2温 h 度降到露点A后，沿φ=100%
40 50
30 5
比体积V=0.80m3/kg
0
-5
10
20
3
-10
0
2
-15 0.75
1
5
5
图
4
4
3 pv (kPa)
2
1
-20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
含湿量d [kg/kg(干空气)]
等湿线与等焓线 h
{h}k/Jk(g 干空 )＝ 1气 .0{ 0t}o5 C
{d}k/Jk(g 干空 )(2气 51 0 .81 {t6 }oC)
四、湿空气的比体积
湿空气的比体积：1kg干空气所对应的湿空气体积 （包括d kg的水蒸气）。其值为：
v(1d)RgpT m3/k (g干空)气
其中:
R g iR g ,i 1 1 d R g ,a 1 d d R g ,V 21 8 4 dd 7 61
湿物体
出口 2
湿空气出口
3
湿物体
烘箱
入口
加热器
1 湿空气入口
图13-5-1 烘干装置示意图
热风循环烘箱
带式干燥机
空气 冷却塔水出口温度可能
比空气进口温度 还低吗？为 什么？
热水
空气
冷水
冷却塔实物图
（2）冷却塔：
冷却塔是利用蒸发冷却原理，使热水降温以获得工业 循环冷却水的节水装置，湿空气在塔内进行的是升温、增 湿、焓值增大的过程， 出口处可达到饱和状态，如右下图 所示。
1、等d 线：
一组平行纵坐标的 直线群。 d=0时为 干空气线。
2、等 h 线：
一组与横坐标成135º （为使各曲线组不致 太拥挤）的平行直线。
135度 h
d d
等温线
h
h
一组斜率为正，
且互不平行直线 。
t↑ 则等t线斜 率越大。
t d
d
等相对湿度线
一组向上凸的 h
曲 线 ， 当 与 t=100℃
点A即为所求的湿空
气状态点。 o
t =1000C t =200C
A
100%
B
d
13-5 湿空气过程及其应用
一、加热（或冷却）过程 二、绝热加湿过程 三、冷却去湿过程 四、绝热混合过程 五、工程应用举例
一、加热（或冷却）过程
h
2 2
湿空气单纯加热或是
t2
1
冷却时，压力与含湿
量保持不变，且t↑， h↑ 。
圆形逆流式冷却塔
横流式玻璃钢冷却塔
v
(ps p时 )
➢当0<φ<1 , φ ↓ ,空气越干燥，吸取水蒸气能力越强。 ➢当φ=0为干空气。 ➢当φ=1时，pv=ps既为饱和湿空气。
故φ的大小反映了湿空气的吸湿能力。
当ps>p时 (t很高的情况下）： p v p
二、湿空气的含湿量
在干燥、吸湿等某些过程中，干空气作为载体，因此 湿空气的一些状态参数都以单位质量干空气为基准的。
等温线相交后向上 折与等d线重合。
饱和线上部为
未饱和区，其下部
为雾区； 由于干空气的
d=0，φ ＝0，故h
轴即φ ＝0的线。
t100C
f
t
f 100%
d
d
水蒸气分压力线
hh
p d 0.622 V
p p V
由上式可知：
当p一定时，水 蒸气的分压力线就 是等湿线。由上式 确系曲定线的画pV在＝φf =(1d0)关0% 等φ线下方。
含湿量d：1kg干空气所带的水蒸气的质量。
有下面公式:
dm v0 .62p v 20 .622 p s
m a
pp v
pp s
d0.621 2 (pps)
三、湿空气的焓
湿空气的比焓：
H mhmh
h a a V V hdh
mm
a
V
a
a
湿空气的焓值以0℃时的干空气和0℃时的饱和水 为基准点，单位是kJ/kg（干空气）。在常温低压下， 若温度变化范围不大，则有：
例 13-1 房间的容积为50 m3，室内空气温度为 30 ℃，相对湿
度为 60%，大气压力 pb = 0.1013MPa，求湿空气的露点 温度 td、含湿量 d 、干空气的质量 ma 、水蒸气的质量 mv 及湿空气的焓值 H。
解:
由饱和水蒸气表或附表15 查得：t = 30 ℃时，ps =
4241 Pa，所以
h = 71.06 kJ/kg(干空气)
湿空气的总焓 H = mah = 4 034.8 kJ
13-4 湿空气的焓湿图
在一定的总压力下，湿空气的状态可用两个独 立的参数表示，如焓和含湿量、温度和含湿量、焓 和温度等，其它参数均可以用它们的解析式表示。 因而，可以选取两个独立的状态参数为坐标，制作 湿空气的线图，利用线图来确定某一状态下有关参 数的值。
t100C f
t
f 100%
d
pv
d
二、h-d图的应用
例一：湿空气的状态点A 的参数为：t=100 ℃、 td=20℃，总压p=0.1MPA。
你会在h-d 图上确定湿空气 的状态点A吗
解：
如右图，由td=20 ℃
h
的等温线与φ=100 %的
等φ线的焦点B。
从点B向上的等d线 与t=100 ℃的等温线相交 于点A。
1
h2 d2
2
q m ,a 2
3
q m,a3 h3 d3
h
h2
h3
3
h1
1
2
f 1
据干空气能质守恒有：
qm,a1 d2d3 h2h3 23O d1 d3
d2
d
qm,a2 d3d1 h3h1 31
五、工程应用举例
（1）烘干过程：
烘干是利用未饱和 空气流经湿物体，吸收 其中水分的过程，包括 湿空气的加热过程和绝 热吸湿过程，如右上图 所示。
paV 5 Rg,aT
6.78/kg
mv = d×ma = 0.91 kg
湿空气的比焓 hhadhv ，式中水蒸气比焓的确
定有三种方法：
（1）由t = 30 ℃、pv = 2544.6 Pa，从过热蒸汽图表 中查得
hv = 2 556.8 kJ/kg，这是精确值； （2）取 hv 近似等于 t = 30 ℃时的饱和水蒸汽焓值， 在饱和水蒸汽表中查得 hv = 2 556.4 kJ/kg； （3）由经验公式
湿空气的焓－湿图正是其中一类线图，下页的 焓－湿图是针对总压力为0.1MPa时的情况。
空气温度 t（oC）10% 15% 20%
30%
相对湿度 40%
50%
50
60%
70%
45
80%
90%
40
100% 一
35
120
、
30
110
130
湿
25
100
空
20 15
80 90 70 焓h=60
气
6
的
h-d
10
所以
{hv}kJ/kg(水蒸气) = 2 501 + 1.86{t} ℃ ， {hv}kJ/kg(水蒸气) = 2 556.8
hv = 2556.8 kJ/kg
例题索引
低温时，三种方法的结果基本一致，本题采用经验 公式，故
{h}kJ/kg(干空气) = 1.005{t}℃ + d(2 501 + 1.86 {t}℃) = 71.06
h1 1
1
的等φ线向d、t减小的方向 一直保持饱和湿空气状态， 1kg干空气的凝水量为：
t1
h2
f 1
A
qm,v qm.a
d1 d2
t2 2
冷却水带走的热量为：
d2 d1
d
q (h 1 h 2 ) (d 1 d 2 )h l
四、绝热混合过程
下图中，状态3是两股空气1和2绝热混合后的状态。
d 1 h1 q m ,a1
1
h2
2
t1
由稳定流动能量方程
h1 1
可知：
t2’
2’
qhh1h2
h2’
d
二、绝热加湿过程
（一）喷水加湿：可近似 视为等焓过程，根据质量 h 守恒有：
1
2
qm ,l qm ,a(d2d1) 如 右 图 中 的 1-2 所 示 ，
t1 1
t2
2’
2
1
绝热喷水过程1-2沿等焓线 向d、φ 增大、t减小的方
p V
pS25.6 4 P4a
对应于此分压力pv时的饱和温度即为湿空气的露点温 度， 从上述表中可查得
td = 21.38 ℃
含湿量 d0.622 pV 0.01k6(g水 0 蒸 )/k（ 汽 g 干空 ppV
干空气分压力 pa = p – pv = 98755.4 Pa
干空气质量 水蒸气质量
ma