工程热力学 教学课件 作者 杨玉顺 07 理想混合气体和湿空气.ppt

7-1 混合气体成分 在热力工程中经常遇到的工质是混合气体: 空气、燃气、烟气、湿空气等 多种理想气体组成的混合气体称为理想混合气体 确定理想混合气体的性质，首先要知道混合气体的成分 绝对成分 相对成分 相对质量成分 , 相对摩尔成分 , 相对体积成分 质量分数: 摩尔分数 体积分数 对理想混合气体，摩尔分数在数值上等于其体积分数: 质量分数和摩尔分数（或体积分数）之间的换算关系 二、混合气体的平均摩尔质量和气体常数 混合气体的平均摩尔质量可以根据各组成气体的摩尔质量和各相对成分来计算 混合气体的平均摩尔质量也等于各组成气体的质量分数与其摩尔质量比值的总和的倒数 7-2 混合气体的参数计算 1、道尔顿定律 理想混合气体的压力等于各组成气体的分压力的总和 2、分体积定律 理想混合气体的分体积之和等于混合气体的总体积 湿空气 湿空气是指含有水蒸气的空气 完全不含水蒸气的空气称为干空气 大气中的空气或多或少都含有水蒸气，所以人们通常遇到的空气都是湿空气，只是由于其中水蒸气的含量不大，有时就按干空气计算 对那些与湿空气中水蒸气含量有显著关系的过程，如干燥过程、空气调节、蒸发冷却等，就有必要按湿空气来考虑 湿空气是水蒸气和干空气的混合物 湿空气中的水蒸气通常处于过热状态，即水蒸气的分压力低于当时温度所对应的饱和压力（状态a） 这种湿空气称为未饱和空气 未饱和空气具有吸湿能力，即它能容纳更多的水蒸气 如果水蒸气的分压力达到了当时温度所对应的饱和压力（图中状态b），那么这时的湿空气便称为饱和空气 饱和空气不再具有吸湿能力，如再加入水蒸气，就会凝结出水珠来。 饱和空气 相对湿度 相对湿度也可以表示成未饱和空气中水蒸气的分压力和饱和空气中水蒸气的分压力的比值 当湿空气温度t所对应的水蒸气饱和压力psv超过湿空气的压力p（或者说，当湿空气温度超过湿空气压力所对应的饱和温度）时，湿空气中水蒸气所能达到的最大分压力不再是psv ，而是湿空气的总压力（这时干空气的分压力已等于零） 在这种情况下，相对湿度应定义为 过程 a →c 2、湿球温度 含湿量是湿空气中湿度的一种表示方法 引入含湿量就是为了工程上的方便 在空气调节及干燥过程中，湿空气被加湿或去湿，其中水蒸气的质量是变化的（增加或减少），但其中干空气的质量是不变的 因此，以 1 kg干空气的质量为计算单位显然比较方便。这样表示的湿度称为含湿量 1.含湿量 含湿量是指单位质量（每千克）干空气夹带的水蒸气的质量（克数） 根据理想气体状态方程可得含湿量和相对湿度之间的如下关系 上式表明：当湿空气压力一定时，水蒸气的分压力和含湿量之间有单值的对应关系 2.焓 根据以上给出的公式完全可以进行湿空气过程计算 为方便这个计算，可以针对某一指定压力将湿空气的热力性质绘制成线图，如附图4 附图4（压力为0.1MPa时的H-d图) 焓湿图的结构 焓湿图的结构 7-6 湿空气过程 加热过程状态参数变化 在加热过程中湿空气的温度升高、焓增加、相对湿度减小 加湿过程状态参数变化 如果忽略混合过程中微小的压力降落，那么这种定压的绝热混合所得到的湿空气的状态，将完全取决于混合前各股气流的状态和它们的相对流量。 在焓湿图中利用图解的方法来确定混合后气流的状态 在焓湿图中利用图解的方法来确定混合后气流的状态 式中：d — 含湿量；DA 表示干空气 本式建立了含湿量和绝对湿度之间的关系 含湿量实质上是湿空气中水蒸气密度ρv与干空气密度ρDA之比。 焓（湿空气的焓也是对 1 kg干空气而言） 可认为干空气和水蒸气的比热容只与温度有关，并与温度成线性关系，所以湿空气的焓为： 3.焓湿图 1. 加热（或冷却）过程 在空气调节技术中，使空气在压力基本不变的情况下加热或冷却的过程 这种加热（或冷却）过程在进行时，空气的含湿量保持不变 2. 加湿过程 在烘干过程中，物品的干燥过程也就是空气的加湿过程 这种加湿过程往往是在压力基本不变，同时又和外界基本绝热的情况下进行的 空气将热量传给水，使水蒸发，变为水蒸气，水蒸气又加入到空气中，而过程进行时与外界又没有热量交换，因此湿空气的焓不变 3. 绝热混合过程 在空调和干燥技术中，还经常采用两股（或多股）状态不同但压力基本相同的气流混合的办法，以获得符合温度和湿度要求的空气 在混合过程中，气流与外界交换的热量通常都很少，因此混合过程可以认为是绝热的 表明：在焓湿图中，绝热混合后的状态3正好落在混合前状态1和状态2的连接直线上，而直线距离 和 之比等于流量qm1和qm2之比，即 *4. 绝热节流过程 湿空气的绝热节流过程和一般气体的一样，绝热节流后压力降低、比体积增大、焓不变、