工程热力学(第五版)-第八章2011

入口 液体焓 出口
a h1 m a d2 d1 hl 2 m a h2 m h1 d 2 d1 hl 2 h2
湿空气的焓＝干空气的焓+水蒸气的焓
h c pt d hv
c pt1 d1 hv1 (d2 d1 )hl 2 c pt2 d2 hv 2
a a a
b c d
结露
ps
pv
a 4、 v
s
Td 露点温度
c d
e
a
e

若温度不变，向湿空气加入水蒸气，过程线为 a-b，b点达到饱和状态。此时为定温下，水蒸 气达到最大的分压力，即饱和分压力，水蒸气 为干饱和水蒸气。此时，湿空气所处状态为饱 和空气。继续加入水蒸气将有水滴析出。

对于未饱和湿空气在pv不变条件下冷却，为饱 和空气的温度将降低，这时湿空气的含量不会 发生变化，过程线为a-d，d点达到饱和状态，c 点温度称为露点温度。用td表示。
四、湿空气的分子量及气体常数
1、湿空气的分子量
M ra M a rv M v
（r表示容积成分）
pa pv B pv pv M Ma Mv Ma Mv B B B B
pv pv M M a M a M v 28.97 28.97 18.02 B B pv 28.97 10.95 B
ps (99.63) pb
h ts=99.63oC
ps (t ) d 0.622 pb ps (t ) pb 0.622 pb pb 0.622 1

h t
100%
d
四、水蒸气分压力线
pv d 622 B pv
Bd pv 622 d
T
t tw td
s
由于湿空气中吸收了水 蒸气的分压力升高。
模型分析： 质量守恒
入口
v1 m e m v2 m
水池 出口
e m a d2 d1 m
a d1 m e m a d2 m
能量守恒：
a h1 m e hl 2 m a h2 m
100%

pv 4000
d
h-d图四个区域特征
从1出发到 1区：增焓增湿过程 2区：增焓减湿过程 3区：减焓减湿过程 4区：减焓增湿过程
露点在h-d图的表示
Td=Ts(pv)
pv d 622 B pv 在大气压力一定时，
Td=f(d) Td对应等d线中饱和空气 的状态。
湿球温度在h-d图的表示
注意：湿空气与一般的理想气体混合物有所不同。因 为湿空气中的水蒸气可能部分凝结，其含量或成分也 将随之改变，因此湿空气又有一些特殊的性质。
3、压力
根据道尔顿定律
p pa pv
B p pa pv
问题：道尓顿适用范围？
如果B一定，pv值越大，表示湿空气中所含水蒸 气越多。 Pv≤B
二、饱和空气与未饱和空气
1、定义

由干空气和过热水蒸气所组成的湿空气称为未 饱和空气。 由干空气和饱和水蒸气所组成的湿空气称为饱 和空气。 或如果湿空气中水蒸气的分压力 pv达到了湿空 气温度T所对应的饱和压力ps，则称为饱和湿空 气，否则称为未饱和湿空气。


2、未饱和湿空气和饱和湿空气的 表示
pv=0.04bar
d
s
大气温度t=30oC td=28.98oC 冷水管t=20oC
露点温度简称露点。
露点温度是水蒸气分压力下的饱和温度。
露点温度是一个非常重要的参数。
如果空气的温度个高于大气压力所对应水蒸气的 饱和温度。如一个大气压下，空气温度超过 100oC，此时水蒸气分压力不能到达相同温度下 的饱和压力，只能维持在大气压力。这时干空气 的分压力为零。
pvV mv RvT
p pa pv
pV ( pa pv )Y T ma Ra 0.001dRv
两边同除后整理得
v Ra T 1 0.001606d RaT Rv V v 1 0.001d p ma p Ra
在一定大气压力下，湿空气的容积与温度和含 湿量有关。对饱和湿空气的容积
三、定相对湿度线
jps h d 622 B jp s
B，一定时 d ps

h t
100%
ts
不同温度t得到不同的d
0时是干空气； 1时是饱和干空气 对于B=105Pa，ts=99.63oC 若ts<99.63oC, 随d（即pv）升高，
pv j ps
是上升曲线

若ts>99.63oC, 水蒸汽分压力可能达到 极限B。
d1 c p (t 2 t1 ) d 2 (hv 2 hl 2 ) hv 2 hl 2 c p (t 2 t1 ) d 2 r2 hv 2 hl 2
只要已知绝热饱和器的进、出口压力和温度就可 求出d1。
干湿球温度计
在工程中测量绝热饱和温度 是不可能的。因此常用湿球温 度计的读数 tw 来代替 t*w，虽然 不是一个状态参数，受风速及 测量条件的影响，只要测量方 法正确，在风速大于 4m/s 时， 二者相差不大。
h 1.01t 0.001d 2501 1.85t
十、湿球温度

空气的绝热饱和图（物理模型）
未饱和空气
饱和空气

热力学湿球温度是湿空气的状态参数，它只决
定于进口湿空气的状态。
湿空气稳定通过内部储有水的长通道后出口处 湿空气达到饱和状态此时的温度就是绝热饱和 温度。用t*w表示。
水蒸气
过热蒸汽
饱和蒸汽 干空气 ＋ 过热水蒸气 pv < ps(T)
（1）未饱和湿空气
T
ps pv
加入水蒸气，pv
s
（2）饱和湿空气
干空气 ＋ 饱和水蒸气 pv ＝ ps(T) 温度一定，不能再加 入水蒸气
T
ps
s
3、从未饱和到饱和的途径
1、
T
加水蒸气
pv
2、 pv
T
，T
3、 pv 不变，T b

每立方米空气中所含有的水蒸气质量，称为湿空 气的绝对湿度。

绝对湿度也就是湿空气中水 蒸气的密度rv，按理 想气体状态方程计算为
mv pv rv V Rv T
(kg/m3)
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rs，其计算式为
ps rs Rs T
(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。

问题：露点温度、湿球温度和干球温度 的大小？
干球温度,湿球温度与露点温度
1 1
T
t > tw> td t = tw= td
t tw td
s
图5-9 干湿球温度计
第二节 湿空气的焓湿图
湿空气的参数很多，有多少独立的变量
根据相律
r k f 2 3
组元数 2 相数 1
p b, h , d
三、干球温度和露点温度
干球温度是指普通温度计（又称干球温度计）测 得的温度。 露点温度是指对应水蒸气分压力pv下的饱和温度。 Td=Ts(pv) pv值越大， Td值也越大。因此，B一定时，Td越高 ，湿空气中所含的水蒸气量就越多。
结露与露点 Td = Ts(pv)
湿润的夏天水管上常出现水珠?
T
八、湿空气的容积
湿空气容积是1kg干空气为基准定义的，它表示 在一定温度T和总压力p下，1kg干空气和 0.001d kg水蒸气所占有的容积。即1kg干空气 的湿空气体积。
V v va ma
(m3/kg(a))
应用理想气体方程（分别对干空气和水蒸气）
paV ma Ra T
利用道尔顿定律
固定
pb= 0.1MPa
焓湿图
在工程中，为了方便，人们绘制了湿空 气的各种线算图，最常用的是焓湿图。 下面对焓湿图进行一下介绍。 焓湿（h-d）图 一、定焓线与定含湿量线 定含湿量线：平行于纵坐标轴 定焓线：平行于横坐标轴

h
135度 h
d
二、定温（干球温度）线
h 1.01t 0.001d 2501 1.85t h 0.0012501 1.85t 0 d t
jps d 622 B jp s
当湿空气的压力一定时，湿空气中的含湿量只 取决于水蒸气的分压力。因此含湿量和水蒸气 分压力不是相互独立的参数。 七、饱和度 饱和度是表示湿空气饱和程度的另一个参数。 它是湿空气的含湿量d与同温下饱和空气的含湿 量ds的比值。用D表示
pv 622 d B ps B pv D j d s 622 ps B pv B ps
干湿球温度计
由热力学第一定律
h1 d 2 d1 hl 2 h2
3
h1 d2 d1 c p tw 10 h2
在一般工程中，可以近似认为
h1 h2

上式可以认为未饱和湿空气，流过水面时的过 程方程。
h1 h2

上式可以理解为湿空气流过水面时向温度低于它的 水面提供热量使水蒸发变为水蒸气后又回到湿空气 中。因此焓值不变。（忽略了水的焓）
mv r v d ma r a
paV ma Ra T
和
pvV mv RvT
水蒸气和干空气的气体常数分别为
Ra=287 J/(kg •K)和Rv=461 J/(kg •K)
Ra pv pv pv d 1000 622 622 Rv pa pa B pv
也可写成
pv d 622 B pv
湿空气的分子量随水蒸气分压力的增加而减少， 而且始终小于干空气的分子量。
2、湿空气的气体常数
8314 R M
8314 pv 28.97 10.95 B

287 pv 1 0.378 B
由上式可知，湿空气的气体常数随水蒸气分压力 的增加而增加。
五、绝对湿度与相对湿度
湿空气作为一种混合气体，若要确定它的状态， 还需要知道湿空气的成分。湿空气中水蒸气的含 量通常用湿度来表示，其表示方法有二种：
Ra T 1 0.001606d s vs p
1 0.001d r v
r v 1 0.001d
九、焓
湿空气的焓是指1kg干空气的焓和0.001d kg水蒸 气焓的总和
h ha 0.001dhv
2501是水零度时的汽化潜热，1.85是水的比热。 湿空气的焓
hv 2501 1.85t
Dh<0, Dd=0,
→-∞ q=h2-h1（负值）
2、低于露点温度
Dh<0, Dd<0, >0 q=h2’-h1（负值） Dd=d2’-d1
2 h 1
2 1 2'
2’ 1 3
4 d
三、绝热加湿过程
Dh=0, Dd>0,
=0
q=0
Dd=d2’-d1
四、定温加湿过程
喷入少量蒸汽温度虽略 有升高，但近似认为 不变。
相对湿度j：湿空气的绝对湿度rv与同温度下饱和空 气的饱和绝对湿度rs的比值。
或
rv j rs
ρv pv /RT pv j ρs ps /RT ps

相对湿度反映了湿空气中水蒸气含量接近饱和的程 度。
六、含湿量
在含有1kg干空气的湿空气中，所混有的水蒸气 质量称为湿空气的含湿量，用符号d表示
pv 线
d
pv d 0.622 pb pv pv 0.622 pb
h h t
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100%
pv
d
五、热湿比
h 2 h1 h 2 h1 1000 d 2 d1 1000 d 2 d1
热湿比
h 已知初态1 h

2
1 t
4000
过程斜率已知 可确定终态
第八章 湿空气
空调、洁净、印刷、医药和电子的行业经常遇到 工质——湿空气
第一节
湿空气性质
一、湿空气的成分及压力
1 、定义：由干空气和水蒸气组成的混合气体称 为湿空气。成分：干空气＋水蒸气
2、分析方法
湿空气＝（干空气＋水蒸气） 理想混合气体 p pa pv
含量是变量!!
分压低
湿空气与一般理想混合气体的最大区别 水蒸气的
五、湿空气的混合
h2-h1= cptw(d2-d1) ×10-3
对于d1=0，有
h2-h1= cptwd2 ×10-3≒0 等焓线与=100%的交点对应的温度即是湿球温 度。
湿球温度在h-d图的表示
第四节 湿空气的基本热力过程 一、加热过程
Dh>0, Dd=0,
→∞
Q=h2-h1
二、冷却过程
1、高于露点温度