湿空气的性质.doc

湿空气的性质 在干燥操作中，不饱和湿空气既是载热体又是载湿体，因而可通过空气的状态变化来了解干燥过程的传热、传质特性，为此，应首先了解湿空气的性质。 干燥过程中湿空气中的水分含量是不断变化的，但绝干空气量不变，故湿空气的各性质参数均以1kg绝干空气作为基准。 1、湿度, 湿度又称湿含量，为湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比，以H表示，单位为kg水汽/kg绝干气， (5-1) 式中:M——摩尔质量，kg/kmol; Y——湿空气中水汽与绝干气的摩尔比。 (下标v表示水蒸汽、g表示绝干空气。) 常压下湿空气可视为理想气体，根据道尔顿分压定律，由式5-1可得 (5-2) 式中p——水汽的分压，Pa或kPa; P——总压，Pa或kPa。 当湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯水的饱和蒸汽压时，空气达到饱和,相应的湿度称为饱和湿度，以Hs表示， (5-3) 式中 ps——空气温度下纯水的饱和蒸汽压，Pa或kPa。 显然，湿空气的饱和湿度是温度与总压的函数，而湿度仅与水汽的摩尔比有关。 2、相对湿度Φ 在一定总压下，湿空气中水汽分压p与同温度水的饱和蒸汽压ps的百分比称为相对湿度百分数，简称相对湿度，以Φ表示， (5-4) 相对湿度代表空气的饱和程度，由其可判断湿空气能否作为干燥介质;而湿度是湿空气含水量的绝对值，由湿度不能判别湿空气能否作为干燥介质。当p=ps时，j=1，表示湿空气被水汽所饱和，称为饱和空 气，饱和空气不能再吸收水分，因此不能作为干燥介质。当p=0时，Φ=0，表示湿空气中不含水分，为绝干空气，这时的空气具有最大的吸湿能力。 将式5-4代人式5-2，可得H与Φ的关系式为， (5-5) 3、比容v H 3含1kg绝干气的湿空气之体积称为湿空气的比容，又称为湿容积，以v表示，单位为m湿空气/kgH绝干气。若湿空气视为理想气体，则有， v =1kg绝干气的体积+H kg水汽的体积 H (5-6) 式中 t ——温度，?。 一定总压下，湿容积是温度和湿度的函数。 4、比热容c H ?所吸收(或放出)的热量，称为比热容，常压下，含1kg绝干气的湿空气之温度升高(或降低)1 又称湿热，以c 表示，单位为kJ/(kg绝干气??)， H (5-7) 式中c——绝干空气的比热容，kJ/(kg绝干气??); g c——水汽的比热容，kJ/(kg水汽??)。 v 在常用温度范围内，c、c可按常数处理，c =1.01kJ/(kg绝干气??)，c =1.88kJ/(kg水汽??)。将其代gvgv人式5-7，得 (5-7a) 显然，比热容仅是湿度的函数。 、焓 5 含1kg绝干气的湿空气的焓称为湿空气的焓，以I 表示，单位为kJ/kg绝干气， (5-8) 式中Ig——绝干空气的焓，kJ/kg绝干气; Iv——水汽的焓，kJ/kg水汽。 现规定0?的绝干空气及0?的液态水的焓值均为0，湿空气焓的计算式为 (5-8a) 式中 r0——0?时水的汽化热，其值为2490kJ/kg。 故式5-8,又可以改为 (5-8b) 可看出，湿空气的焓是温度和湿度的函数。 6、 温度 (1) 干球温度 用普通温度计直接测得的湿空气的温度，称为湿空气的干球温度，简称温度，以,表示。它是湿空气的真实温度。 (2) 湿球温度 用湿纱布包裹温度计的感温部分(水银球)，纱布下端浸在水中，以保证纱布一直处于充分润湿状态，这种温度计称为湿球温度计，如图5-1所示。 将湿球温度计置于温度为,、湿度为,的流动不饱和空气中，湿纱布中的水分必然要汽化，并向空气主流中扩散;同时汽化吸热使湿纱布中的水温下降，与空气间出现温差，引起空气向水分传热。当空气传给水分的显热恰好等于水分汽化所需的潜热时，空气与湿纱布间的热质传递达到平衡，湿球温度计上的温度维持恒定。此时湿球温度计所测得的温度称为湿空气的湿球温度，以,w表示。 在上述热质传递过程中，由于空气流量大，可认为湿空气的温度与湿度一直恒定，并保持在初始温度t和湿度,的状态下。当达稳定时，空气向湿纱布表面的传热速率为 (5-9) 式中Q——空气向湿纱布的传热速率，W; α——空气与湿纱布间的对流传热系数，W/(m2??); S——空气与湿纱布间的传热面积;,2; t——空气的温度，?; tw——空气的湿球温度，即湿纱布表面的温度，?。 传质速率为 (5-10) 式中N——水汽由相界面向空气主流的扩散速率，kg/s; kH——以湿度差为推动力的传质系数，kg/(m2?,?Δ,); ——湿球温度tw下空气的饱和湿度，kg/kg绝干气。 在稳定状态下，传热速率与传质速率之间的关系为 (5-11) 式中 ——湿球温度tw下水汽的汽化热，kJ/