工程热力学 13湿空气-wyz-2013.pptx

1、Chapter 13 Humid Air 湿空气湿空气工程热力学工程热力学 Engineering Thermodynamics13-1 未饱和湿空气与饱和湿空气未饱和湿空气与饱和湿空气 Unsaturated humid Air and Saturated humid Air 13-2 绝对湿度、相对湿度和含湿量绝对湿度、相对湿度和含湿量 Absolute humidity,Relative Humidity and Humidity Content 13-3 湿空气的焓湿空气的焓-含湿量图含湿量图 Enthalpyhumidity content diagram of humid air1

2、3-4 湿空气的热力过程湿空气的热力过程 Thermodynamic process of humid airSummarySAMSAM 13-1 未饱和湿空气与饱和湿空气未饱和湿空气与饱和湿空气Unsaturated Humid Air and Saturated Humid Air SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-2湿空气湿空气humid air：mixture of dry air and water vapor(moisture).At normal temperature and pressure，the partial pressure

3、 of vapor of humid air is relatively low,which can be taken as ideal gas，therefore,the humid air can be treated as ideal-gas mixture.VTRnVTRmpvgvvv VTRnVTRmpagaaa VTRnVTmRpppgva SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-3 通常，湿空气中水蒸气的含量很少，通常，湿空气中水蒸气的含量很少，低于空气温度所对应的低于空气温度所对应的饱和压力，即湿空气中水蒸气处于过热蒸汽的状态。饱和压力，即

4、湿空气中水蒸气处于过热蒸汽的状态。未饱和湿空气未饱和湿空气 unsaturated humid air：过热蒸汽过热蒸汽+干空气干空气饱和湿空气饱和湿空气 saturated humid air：饱和蒸汽饱和蒸汽+干空气干空气A-C:A-C:不变，湿空气温度降低，当湿空气温度降低到不变，湿空气温度降低，当湿空气温度降低到 对应的对应的水蒸气饱和温度时，湿空气由未饱和湿空气转变为饱和湿空气。水蒸气饱和温度时，湿空气由未饱和湿空气转变为饱和湿空气。SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-3 露点温度（露点）露点温度（露点）Dew Point：湿空气中水蒸气分压

5、力对应的饱和温度（即湿空气中水蒸气分压力对应的饱和温度（即C点温度）点温度）可用露点计或温度计测得；可用露点计或温度计测得；利用饱和水蒸气表或图查得。利用饱和水蒸气表或图查得。露点计露点计是一个装有易挥发液体乙醚的表面镀铬的金属容器。是一个装有易挥发液体乙醚的表面镀铬的金属容器。由于乙醚挥发需要吸收热量，使整个容器的温度不断下降，由于乙醚挥发需要吸收热量，使整个容器的温度不断下降，当镀铬的金属表面开始失去光泽，这时温度计所示的温度，当镀铬的金属表面开始失去光泽，这时温度计所示的温度，即露点温度。即露点温度。在测量露点温度过程中，湿空气总压力在测量露点温度过程中，湿空气总压力p以及分压力以及分压

6、力pv和和pa都保持不变，仅是露点计周围湿空气的局部温度下降到都保持不变，仅是露点计周围湿空气的局部温度下降到td。所以，金属表面的结露过程是一个等压冷却饱和过程。所以，金属表面的结露过程是一个等压冷却饱和过程。SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-3 13-213-2 绝对湿度、相对湿度和含湿量Absolute humidity,Relative Humidity and Humidity Content 每立方米湿空气中含有水蒸气的质量。每立方米湿空气中含有水蒸气的质量。1.1.绝对湿度绝对湿度 absolute humidity：其数值等于其数值等

7、于湿空气温度湿空气温度及及水蒸气分压力水蒸气分压力所确定的状态所确定的状态下水蒸气密度下水蒸气密度。绝对湿度是描述湿空气中水蒸气含量大小的状态参数，它与水蒸气绝对湿度是描述湿空气中水蒸气含量大小的状态参数，它与水蒸气的分压力成正比；的分压力成正比；在一定的温度下，饱和湿空气的绝对湿度最大，它仅是温度的函数。在一定的温度下，饱和湿空气的绝对湿度最大，它仅是温度的函数。可看出：可看出：TRpVmgvvvv TRpVmgvsvs max,SAMSAMSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-4 2.相对湿度相对湿度 relative humidity:)()(sv

8、TTsvpp在相同温度下未饱和湿空气的绝对湿度和饱和湿空气的绝对湿度的比值。在相同温度下未饱和湿空气的绝对湿度和饱和湿空气的绝对湿度的比值。若按理想气体状态方程近似计算，则：若按理想气体状态方程近似计算，则：相对湿度相对湿度表示湿空气中水蒸气含量的饱和程度，表示湿空气中水蒸气含量的饱和程度，也说明湿空气进一步吸收水蒸气的能力。也说明湿空气进一步吸收水蒸气的能力。湿空气越远离同温度下的饱和状态，湿空气越干燥，吸湿能力越强。湿空气越远离同温度下的饱和状态，湿空气越干燥，吸湿能力越强。表示干空气，吸收水蒸气的能力最大。表示干空气，吸收水蒸气的能力最大。表示饱和湿空气，若温度不变此时的吸水能力为零。表

9、示饱和湿空气，若温度不变此时的吸水能力为零。SAMSAMSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-5 相对湿度常用相对湿度常用毛发湿度计毛发湿度计或或干湿球温度计干湿球温度计测定。测定。干球温度干球温度即为湿空气的温度，即为湿空气的温度，湿球温度湿球温度主要取决于相对湿度。主要取决于相对湿度。饱和湿空气，湿布中的水份不能蒸发，饱和湿空气，湿布中的水份不能蒸发，未饱和湿空气，未饱和湿空气，且相对湿度越小，干、湿球的差值越大。且相对湿度越小，干、湿球的差值越大。SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-6 湿球温度在数值上等于

10、湿空气的绝热饱和温度。湿球温度在数值上等于湿空气的绝热饱和温度。湿空气经历一个绝热饱和过程所达湿空气经历一个绝热饱和过程所达到的温度，称为该湿空气的到的温度，称为该湿空气的绝热饱和绝热饱和温度温度，它又可称为，它又可称为理论湿球温度理论湿球温度，或，或热力学湿球温度热力学湿球温度。湿空气的绝热饱和过程又可近似看成定焓过程。湿空气的绝热饱和过程又可近似看成定焓过程。SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-7 湿空气的三种饱和过程，可用水蒸气坐标图体现。湿空气的三种饱和过程，可用水蒸气坐标图体现。g/kg DAavav10001000mmdvapppppdvv

11、622622ss622pppSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-7 3.3.含湿量含湿量 humidity content 相对于单位质量干空气的湿空气所含有的水蒸气的质量。相对于单位质量干空气的湿空气所含有的水蒸气的质量。若按理想气体近似计算：若按理想气体近似计算：一般一般p一定，一定，d 取决于取决于pv则则p、t 一定时，一定时，d 取决于取决于TRVMpTRVpmvvgvvv TRVMpTRVpmaagaaa agvvgaavpRpRmm 则：则：K)(kgJ1.287 gaRK)(kgJ5.461 gvR取取SAMSAMThermal Ene

12、rgy Engineering Dpt.6-8 结论：结论：dSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-8 例例13-1(p246)设大气压力为设大气压力为0.1 MPa，温度，温度为为30，相对湿度为，相对湿度为60%,试求湿空气的试求湿空气的露点温度、绝对湿度及含湿量。露点温度、绝对湿度及含湿量。1.湿空气的焓湿空气的焓 enthalpy of humid airva001.0hdhhttchp004.1a,0attcrhp863.12501v,0C0v)863.12501(001.0004.1tdthSAMSAMThermal Energy Engin

13、eering Dpt.6-8 13-3 湿空气的焓-含湿量图 Enthalpyhumidity content diagram of humid airkJ/kgDAkJ/kgkJ/kgkJ/kgDA湿空气的焓基准规定：湿空气的焓基准规定：00时，干空气的焓及饱和水的焓为零。时，干空气的焓及饱和水的焓为零。湿空气的比焓为湿空气的比焓为1 1kg干空气的焓和干空气的焓和d g水蒸气的焓之和。水蒸气的焓之和。SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-9 注意：注意：湿空气中水蒸气的焓基准，与水蒸气图表的基准湿空气中水蒸气的焓基准，与水蒸气图表的基准（三相点温度（

14、三相点温度0.01时，时，u0）是不同的，但相差）是不同的，但相差甚小。因此，在湿空气的计算中，仍可使用水蒸气甚小。因此，在湿空气的计算中，仍可使用水蒸气图表。图表。湿空气的上述基准并非唯一的。湿空气的上述基准并非唯一的。由于行业的不同，或因湿空气应用场合的不同，由于行业的不同，或因湿空气应用场合的不同，对于干空气可选用不同的基准温度。因此，在使用有对于干空气可选用不同的基准温度。因此，在使用有关湿空气的图表时，应有意识地注意它的基准。关湿空气的图表时，应有意识地注意它的基准。2.Structure of diagram(1)constant humidity content line(2)c

15、onstant enthalpy line(3)constant temperature line(4)constant relative humidity line(5)relation between humidity content and vapor partial pressureSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-9 工程上，最常采用的是总压力为工程上，最常采用的是总压力为0.1MPa0.1MPa的焓湿图。的焓湿图。SAMSAMSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-14 例例13-2(p248)湿空气

16、压力为湿空气压力为0.1 MPa、温度为、温度为30、相对湿度为相对湿度为60%，试由，试由h-d图求湿空气的露点温度、焓、图求湿空气的露点温度、焓、含湿量、水蒸气的分压力及湿球温度。含湿量、水蒸气的分压力及湿球温度。T，h，,1.加热过程加热过程 heating:heating process is normally achieved under constant pressure.feature：12hhqd=const，pv=constSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-10 13-4 湿空气的热力过程湿空气的热力过程 Thermodynamic

17、 process of humid air一湿空气的典型热力过程吸热量吸热量2.冷却及冷却去湿过程冷却及冷却去湿过程 Cooling and dehumidificationfeature：T，h，(1)cooling of unsaturated humid airSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-10(2)cooling and dehumidificationfeature：v4343)(001.0hddqhhd=const，pv=const12hhq放热量放热量h,T,d,pv,但但不变（不变（=1）。）。湿空气的焓降等于冷却介质带走的热量及

18、冷凝水带走的热量之和。湿空气的焓降等于冷却介质带走的热量及冷凝水带走的热量之和。3.绝热加湿过程绝热加湿过程 Adiabatic humidifyingv1212)(001.0hddhh12hh SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-12 在绝热的条件下湿空气吸收水分，使在绝热的条件下湿空气吸收水分，使其含湿量增加的过程称为其含湿量增加的过程称为绝热加湿过程绝热加湿过程。由于绝热加湿过程中水分蒸发成水蒸气由于绝热加湿过程中水分蒸发成水蒸气要从空气中吸热，从而使湿空气的温度要从空气中吸热，从而使湿空气的温度降低，所以该过程又称为降低，所以该过程又称为蒸发冷

19、却过程蒸发冷却过程。绝热加湿过程中，对应单位质量干绝热加湿过程中，对应单位质量干空气的湿空气吸收的水分为空气的湿空气吸收的水分为d2-d1 ，则湿空气的焓增就是由于水蒸气带进则湿空气的焓增就是由于水蒸气带进的焓值的焓值 湿空气的绝热加湿过程可近似看成定焓过程。湿空气的绝热加湿过程可近似看成定焓过程。4.绝热混合过程绝热混合过程 Adiabatic mixingSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-13 混合后的状态混合后的状态3 3取决于混合前的流量、状态。取决于混合前的流量、状态。合流态合流态3 3的确定的确定干空气质量守衡干空气质量守衡 水蒸气质量守

20、衡水蒸气质量守衡 4.绝热混合过程绝热混合过程 Adiabatic mixing-2SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-13 图示量段法图示量段法 即合流点即合流点3 3必在必在1212的连线上，的连线上，且在偏大流量一侧。且在偏大流量一侧。SAMSAMSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-14 1空气调节过程空气调节过程例例13-3 设大气压力为设大气压力为0.1MPa，温度为，温度为30，相对湿，相对湿度为度为80%。如果利用空气调节设备使温度降到。如果利用空气调节设备使温度降到10去去除水分，然后加热到除水

21、分，然后加热到20，试确定所得空气的相对湿，试确定所得空气的相对湿度。度。二湿空气热力过程实例SAMSAMSAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-14 2物料干燥过程物料干燥过程湿空气在干燥箱中的过程可近似看成定焓过程。湿空气在干燥箱中的过程可近似看成定焓过程。例例13-4(参参252，不完全相同，不完全相同)物料烘干装置如图所示。已知进物料烘干装置如图所示。已知进入加热器的空气状态为入加热器的空气状态为t120,160，被加热到被加热到t250后，进入烘干室。若从烘干室流出时的空气温度为后，进入烘干室。若从烘干室流出时的空气温度为t330，试求从物料中吸

22、收试求从物料中吸收1 kg水分所需的干空气质量，以及在加热器水分所需的干空气质量，以及在加热器中所需的热量。如果从烘干室流出的空气已达到饱和状态，中所需的热量。如果从烘干室流出的空气已达到饱和状态，其结果又将怎样？其结果又将怎样？SAMSAMSummary1.Concepts:humid air,dew point,Absolute humidity,relative humidity,humidity content.2.Enthalpy-Humidity Content Diagram.3.Thermodynamic process analyze.SAMSAMThermal Energy Engineering Dpt.6-14 1.概念：湿空气、露点、绝对湿度、相对湿度、含湿量概念：湿空气、露点、绝对湿度、相对湿度、含湿量2.焓含湿量图焓含湿量图3.热力过程的分析热力过程的分析作业作业 13-1,13-7,13-9