工程热力学 课件 第十三章 湿空气

d2 d1
根据能q m 量,a h 守1 恒，d 2 稳 定d 1 流q 动m ,且a h 绝l 热q 不m ,a 作h 2 功
h 1 d 2 d 1h l h 2
13-5 湿空气过程及其应用
➢ 湿空气过程计算
▪ 主要研究过程中湿空气焓值及含湿量与温度、相 对湿度之间的变化关系
▪ 一般方法为利用稳定流动能量方程（不计动能差 和位能差）及质量守恒方程，并借助湿空气线图
➢ 加热（或冷却）过程
▪ 湿空气加热或冷却时，压力与含湿量均保持不变， 在h-d图上沿等d线方向，加热过程湿空气温度升 高，焓增大，相对湿度减小，冷却过程反之
水蒸气比焓hv的精确值可由水蒸气图表查得，或 以温度为t的饱和水蒸气焓h"代替
➢ 湿空气的比体积
▪ 1kg干空气和d kg水蒸气组成的湿空气，其比体 积为
v1dRgT
pຫໍສະໝຸດ Baidu
m3/k(g干 空 气 )
其中Rg为湿空气的气体常数
R g w iR g,i1 1 dR g,a 1 ddR g,v
28746d1 J/(kKg) 1d
▪ 根据稳定流动能量方程，过程中吸热量（或放热 量）等于焓差，即
qhh2h1
h1、h2分别为初、终态湿空气的焓值
➢ 绝热加湿过程
▪ 喷水加湿：在绝热条件下向湿空气喷水，增加其 湿含量，加湿后空气的温度降低
根据质量守恒，喷水量等于湿空气含湿量的增
加qm ,lqm ,ad2d1
或
qm,l qm,a
pa
ppv
▪ 总压力一定时，湿空气的含湿量d只取决于水蒸气
的分压力pv
dfp v
p 常 数
由于pv= φps，则
d0.622 ps pps
ps = f ( t )，所以d = F ( φ , t )
➢ 湿空气的焓
▪ 湿空气的比焓h：含有1kg干空气的湿空气的焓值， 等于1kg干空气的焓和d kg水蒸气的焓之总和
▪ 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φ=100%时的 温度
▪ 等焓线（等h线）：等h线是一组与横坐标成 135º的平行直线，湿空气的湿球温度是沿等h线 冷却到φ=100%时的温度
▪ 等温线（等t线）：等t线是一组互不平行的直线， t愈高，等t线斜率愈大
▪ 等相对湿度线（等φ线）：等φ线是一组上凸形 曲线，总压p一定时，φ = f ( d , t )
工程热力学 课件 第十三章 湿 空气
▪ 湿空气中水蒸气凝聚成的液相水或固相冰中不含 有空气
▪ 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
▪ 以下标“a”、“v”、“s”表示干空气、水蒸气 和饱和水蒸气的参数，无下标时为湿空气参数
▪ 湿空气总压力等于干空气分压力pa和水蒸气分压 力pv之和，若湿空气来自环境大气，则
13-4 湿空气的焓湿图
➢ 湿空气的h-d图
▪ 湿空气的h-d图是根据以下两式绘制而成的
d0.622 ps pps
h kJ/ k 1 . 0 gt( o 0 C 干 d 5 k空 g/2 气 kg 5 1 . ) 8 (t 0 干 o C 61 空
▪ h-d图以1kg干空气量的湿空气为基准，纵坐标 是湿空气的焓，单位为kJ/kg(干空气)，横坐标 是含湿量d，单位为kg(水蒸气)/kg(干空气)，两 坐标夹角为135º
▪ p=0.101325MPa，湿空气温度等于或高于 100℃时，φ = pv/p
d0.62p2 p p0.621 2
此时等φ线就是等d线 φ=100%的等φ线称为临界线，将h-d图分成两 部分，上部是未饱和湿空气，下部没有实际意义
▪ 水蒸气分压力线：根据下式绘制pv-d关系曲线
pd pv 0.622d
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)
hm H am aham am vhv hadvh
将ha和hv的计算公式代入可得
h kJ/ k 1 . 0 gt( o 0 C 干 d 5 k空 g/2 气 kg 5 1 . ) 8 (t 0 干 o C 61 空
▪ 作为干燥介质的湿空气被加热到相当高的温度，
ps(t)可能大于总压力p，此时φ定义为
pv
p
ps p时
➢ 湿空气的含湿量
▪ 含湿量（比湿度）d：1kg干空气所带有的水蒸 气的质量为含湿量
dmv Mvnv ma Mana
k g 水蒸气/气 kg 干空
由理想气体分压力定律可得
d0.62p2v 0.622pv
➢ 露点
▪ 湿空气内水蒸气的含量保持一定，分压力pv不变 而温度逐渐降低，状态点将沿定压冷却线与饱和 蒸汽线相交，交点温度即为对应于pv的饱和温度， 称为露点（td）
▪ 露点可在饱和水蒸气表或饱和湿空气表上由pv查 得，也可用湿度计或露点仪测量
▪ 析湿过程：达到露点后继续冷却，部分水蒸气会 凝结成水滴析出，湿空气中的水蒸气状态将沿饱 和蒸汽线变化，这时温度降低，分压力也降低
13-2 相对湿度和含湿量
➢ 湿空气的相对湿度
▪ 相对湿度φ：湿空气中水蒸气的分压力pv与同一 温度、同样总压力的饱和湿空气中水蒸气分压力
ps(t)的比值p p称vs 为相v对湿度psp时
▪ 相对湿度的大小直接反映了湿空气的吸湿能力， 也反映出湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度， 又称饱和度
▪ 饱和蒸汽压ps可由水蒸气图表查出，也可由经验 公式(13-3)计算
当d远小于0.622时， pv与d近似成直线关系
▪ h-d图都是在一定总压力下绘制的，不同的总压 力线图不同
➢ h-d图的应用
▪ 根据湿空气的两个独立状态参数可在h-d图上确 定其它参数
▪ 可以确定状态的两个独立参数有：干球温度t和 相对湿度φ，干球温度t和含湿量d，干球温度t和 湿球温度tw，露点td和焓h等
pb papv
▪ 未饱和湿空气：干空气和过热水蒸气组成的是未 饱和湿空气 温度为t的湿空气，当水蒸气的分压力pv低于对 应于t的饱和压力ps时，水蒸气处于过热状态
v 或 vv v
▪ 饱和湿空气：干空气和饱和水蒸气组成的湿空气 称为饱和湿空气
pv pst ，v
饱和湿空气吸收水蒸气的能力已经达到极限， 若再加入水蒸气将凝结为水滴析出