工程热力学版电子教学导案.docx

精品学习资源第 8 章 湿空气8． 1 本章基本要求 728． 2 本章难点 728． 3 例题 738． 4 摸索及练习题 778． 5 自测题 808.1 本章基本要求懂得肯定湿度、相对湿度、含湿量、饱和度、湿空气密度、干球温度、湿球温度、露点温度和角系数等概念的定义式及物理意义；娴熟使用湿空气的焓湿图；把握湿空气的基本热力过程的运算和分析；8.2 本章难点湿空气是一种抱负混合气体，遵循抱负混合气体的性质，但它与一般抱负混合气体又有重要区分，由于湿空气中的水蒸汽分压力达到饱和压力时将引起部分水蒸汽的冷凝，湿空气中的水蒸汽的含量将随之转变，因此要留意湿空气的特别性质：(1) 结露和露点：湿空气在定压下降温到与水蒸汽分压力相对应的饱和温度时，所显现的冷凝现象称为结露，其温度为露点，即水蒸汽分压力相对应的饱和温度为露点温度；欢迎下载精品学习资源(2) 饱和湿空气和未饱和湿空气：依据其湿空气中水蒸汽是否达到饱和状态，可划分这两类湿空气；(3) 湿空气的干球温度和湿球温度：湿空气的温度称为干球温度，用湿纱布包住水银温度计的水银柱球部时，紧贴湿球表面的饱和湿空气温度称为湿球温度；通常湿球温度低于干球温度，高于露点温度；8.3 例题例 1：假如室外空气的参数为 p=1.0133bar ， t=30 ℃,=0.90 ，现欲经空气调剂设备供应=20℃， =0.60 的湿空气，试用 h-d 图分析该空气调剂过程，并运算析出的水分及各过程中的热量；解：利用 h-d 图分析运算该题所给条件下的空调过程，如图 8.1 ，依据所给条件t=30 ℃ ,=0.90 ，在 h-d 图上确定初态 1, 并查得 =62.2kJ/k〔a〕 ，=15.7g/kg〔a〕 同样 , 由=20℃， =0.60 在图上确定终态 2, 并查得=34.1kJ/k〔a〕 ， =15.7g/kg〔a〕 ，由定线与 =1 线的交点 4,查得 =26.4kJ/kg〔a〕,=空调过程的分析：定湿冷却过程：湿空气的冷却过程，因其组成成分不变，即含湿量不变 , 但相对湿度增加 , 温度下降 , 直降到露点；所以 , 是定湿降温过程；例如 , 在 h-d 图上自初态 1 沿=15.7g/kg〔a〕 的定湿线进行到与 =1 线的交点 3；此时已成饱和空气 , 再连续冷却，过程自状态 3 沿饱和线 〔 临界线 〕 进行 , 直至与终态含湿量相等的状态 4, 在这个冷却去湿阶段中 , 将有水蒸气凝聚成水析出 , 并放出热量； 1-4 过程的放热量，可用焓差表示, 即q==26.4-62.2=-35.8kJ/kg〔a〕式中负号表示冷却时湿空气放出热量；冷却去湿过程：每公斤干空气所析出的水分等于湿空气含湿量的削减量 , 即欢迎下载精品学习资源=7.1-15.7=-8.6g/kg〔a〕式中负号表示湿空气析出水分；加热过程：为了达到工程所要求的湿度，常采纳降温去湿 , 但往往使温度过低 〔 如 4点，为了保证空调后的气体温度 〔 此题要求 20℃ 〕 ，去湿后，经常需要加热升温；如在图 8.1 中就是自状态 4 沿定线进行到终点 2, 温度上升，含湿量不变，相对湿度下降，这是定湿加热过程；加热过程的吸热量也可以用焓差表示 , 即=34.1-26.4=7.7kJ/kg〔a〕图 8.1例 2：已知干湿球湿度计的读数为：干球温度 t 1=28℃，湿球温度 t 2=19℃，当时的大气压力为 p1=1bar ，用查湿空气图求出的含湿量、露点、相对湿度和焓值；解：查湿空气的 h- d 图，当干球温度 t 1 =28℃、湿球温度 t 2=19℃时，湿空气的含湿量为 d1=0.0105kg/ （ kg/kg〔a〕 ），露点 t d=14.6 ℃，相对温度 =44%，湿空气的焓h=55（ kg/kg〔a〕 ）；如与运算值相比，由图上查得的数值误差不大，可以看出湿空气图应用起来简洁便利，很有有用价值；例 3 ： 夏 天 ， 大 气 压 力 p=1.0133bar ， 室 外 空 气t 1=34 ℃， 1=80%；空调装置向室内供应 t 3=20 ℃， 3=50%的调剂空气，空气供应量 mA=50kg/min ；假如空调过程如图 8.2 所示，先将空气冷却去湿，然后再加热至要求的状态；试运算：（ 1）每分钟空气需要除去的水分；欢迎下载精品学习资源（ 2）每分钟冷却介质应带走的热量；（ 3）加热器加入的热量；图 8.2图 8.2欢迎下载精品学习资源解：按给定参数和过程在 h— d 图上查出状态点 1、2、3 的有关参数，依据 t 1、 1 查得d1=0.0274kg/〔kg 干空气 〕h1=105kJ/〔kg 干空气 〕依据 t 3、 3 查得d3=0.0073kg/〔kg 干空气 〕欢迎下载精品学习资源h3=38kJ/〔kg 干空气 〕冷却去湿过程达到的状态为 d2 =d3=0.0073kg/〔kg 干空气 〕 的饱和空气状态，照此查得h2=105kg/〔kg 干空气 〕t 2=9℃（ 1）空气中需要除去的水分为（ 2）冷却介质带走的热量为其中凝聚水的焓为故有（ 3）加热器加入的热量为3例 4：空气的温度 t =12℃，压力 p=760mmH，g 相对湿度 =25%，在进入空调房间前，要求处理到 d2 =5g/kg 干空气，进入空气处理室的空气流量为 120m /min ；假定空气处理室所用的喷雾水的水温为 t w=12℃；如是分别按以下三种过程进行（图 8.3 ）：（ 1）等干球温度处理；（ 2）等相对湿度处理；（ 3）绝热加湿处理；求进入房间的空气相对湿度、温度、处理每公斤干空气由加热器传热的热量； 解： （ 1）等干球温度处理过程欢迎下载精品学习资源向空气中喷入水，使湿空气的含湿量增加，但由于水在蒸发时要吸图 8图.38空.3气空的气处的理处过理程过程欢迎下载精品学习资源热，所以空气的干球温度必定要下降（由于将空气的显热变成了汽化潜热）；因此要维护空气干球温度不变，在喷雾和加湿的同时，仍必需用加热盘管向空气供应足够的热量，以维护处理前后空气的干球温度不变；如喷入空气中的水全部被空气吸取，就依据稳固流淌能量方程，由盘管供应空气的热量应为：欢迎下载精品学习资源由质量平稳依据 t 1=12℃， 1=25%，从 h－ d 图上查得空气的初参数分别为：d1=2.1g/kg 干空气， h1=18.5kJ/kg 干空气，3v1=0.82m /kg空气处理室出口的参数为：d2=5g/kg 干空气， t drv 2=12℃， 2=57%，h2=18.5kJ/kg 干空气3 3流入的空气流量为 120m /min ，比容 v1=0.82m /kg ；∴从质量平稳的关系式求得：∴加热盘管的供热量为：（ 2）等相对湿度处理过程由于要求出口含湿量 d2=5g/kg 干空气，所以依据 1= 2=25%及 d2=5g/kg 干空气，由h- d 图上查得其它各参数分别为：3=25.5 ℃， h2=38.1kJ/kg 干空气入口空气量仍为 120m/min∴ ma=146.03kg/min ， mw=0.423kg/min ，h2=50.4kJ/kg加热盘管的加热量为：（ 3）绝热加湿过程绝热加湿过程传给空气的热量为零，所以 空气的焓保持不变，即 h1=h2；由于要求d2=5g/ kg/kg〔a〕 从 h- d 图上查得其余各欢迎下载精品学习资源参数为：过程中加热量： Q=0=5℃， 2=93%欢迎下载精品学习资源现将三种处理过程画在 h-d 图上如图 8.4 所示；图 8.4 三种处理过程在 H-d 上的表示8.4 摸索及练习题1．有人说，相对温度表示湿空气吸取水蒸气的才能，所以相对湿度相同时在不同温度下湿空气的才能是相同的，这种说 法是否正确？说明理由； 2．湿空气的露点能否等于湿球温度？能否大于湿球温度？3. 湿空气和湿蒸气有什么不同？饱和湿空气和饱和蒸气有什么不同？4. 为什么说未饱和空气中的水蒸气处于过热状态？5. 在高温下湿空气中水蒸气分压力 pw 大于大气压力时，相对湿度运算公式 =pw/ ps是否仍适用？6. 用什么方法可使未饱和空气变为饱和空气？假如把 20℃时的饱和空气在定压下加热到 30℃，它是否仍是饱和空气？ 7．为什么说热力学湿球温度是湿空气的状态参数，而湿球温度计测得的温度值不是湿空气的状态参数？8．冬天刮风阴天，气温为零上 2℃，相对湿度为 50%，在室外晾晒的湿衣服会显现什么现象？为什么？ 9．在冷水塔中能把热水冷却到比大气温度仍低，是否违反热力学其次定律？10 ． 有 一 冷却 水 塔， 冷却 水量 为 w=227t/h ，进口 水 温 为 t 1=38 ℃ ， 被冷 却 至t 2=21 ℃ ； 进 入冷 却 塔 的 空气 温 度 为 t a1=21 ℃ ， 相 对 湿 度 1=50%； 排 出的 空 气 t a2=32℃，相对湿度 2=100%（图 8.4 ）；求：（ 1）空气的小时流量；（ 2）水的小时蒸发量；11．以下说法对吗？为什么？欢迎下载精品学习资源（ 1） =0 时，空气中完全没有水蒸气，由此类比， =100%时，湿空气中完全都是水蒸气；（ 2）空气的相对湿度愈大，含湿量愈高；（ 3）空气的相对湿度不变，温度愈高，就空气愈干燥；反之，就愈潮湿；12．假如等量的干空气和湿空气，降低的温度相同，二者放出的热量相等吗？为什么？13．将温度为 =38℃，相对温度 =40%的湿空气进行冷却成 =10℃的饱和空气，如进入减湿器的湿空气流量为 45.4kg/h, 求： 〔a〕 析出的凝聚水； 〔b〕 传热量；大气压力B=1bar, 可应用 h-d 图14．假如相对湿度 =0.30 、温度 t =8℃的空气，在空调设备中加热至 30℃；然后喷雾蒸发，冷却至 26℃；试求：（ 1）加热量 [kJ/kg〔a〕] ；（ 2）最终的相对湿度；大气压力为 1.0133bar ；15. 为了保证室内温度为 20℃、相对湿度为 0.70 ，需要通过空调设备，使室内外终年交换气体；如夏季室外气温为 28℃、 为 0.85 ；冬季气温为 0℃、 为 0.55 ；试分析运算冬夏两季空调过程中，（ 1）放热量和加热量；（ 2）析出或加入的水分；16. 有一空调房间，工艺要求的空气状态参数： t =20℃， =60%，房间每小时产生的余热 Q=18840kJ/h ，产生的余湿为 D=1.5kg/h ，答应的送风温差为 Δ t =5℃；试在 H- d 图上确定送风的状态参数（ t 、 、d、 h）；317. 欲使一股温度 t 1=38℃，相对湿度 =80%；流量为 28.3m /min 的气流与另一股温2度 t 2=13℃的冷气流相混合而获得相对。