工程热力学ch13 湿空气.pdf

第十三章 湿空气 第一节 概述 湿空气是什么意思？ 含有“水蒸气”的空气，称为“湿空气 ” 完全不含水蒸气的空气，称为“干空气 ” （干空气是否真实存在？沙漠） 一般情况，大气中水蒸气的含量小、 变化小，可以近似看作为“干空气” 湿空气 湿空气是干空气与水蒸气的混合物 湿空气中水蒸气往往处于过热状态 （图？） 此时，湿空气中的水蒸气含量的多少， 具有特殊意义 与湿空气有关的常见工业过程 空气温度与湿度调节过程、物体的干 燥过程、冷却水塔中的水冷却过程等 分析湿空气时的假定： 可将气相混合物视为理想气体混合物； 当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固 相中不包含溶解的空气； 空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间 的相平衡 什么叫：未饱和空气、饱和空气？ 未饱和空气，指所含的水蒸气处于过热 状态；饱和空气则指其中水蒸气处于饱和 那么，干空气和湿蒸汽组成的湿空气， 有什么特性呢？ 什么叫：未饱和空气、饱和空气？ 未饱和空气，指所含的水蒸气处于过热 状态；饱和空气则指其中水蒸气处于饱和 由理想气体分压力定律 1801，道尔顿定律 )(各组分分压力之和混合气体总压力 i pp= va ppp+= 湿空气 总压力 干空气 分压力 水蒸气 分压力 如果是环境大气，则为大气压pb 下标约定： a干空气的参数 v水蒸气的参数 s饱和水蒸气参数 无下标含湿空气（即湿空气）参数 )(各组分分压力之和混合气体总压力 i pp= va ppp+= 湿空气 总压力 干空气 分压力 水蒸气 分压力 如果是环境大气，则为大气压pb 下标约定： a干空气的参数 v水蒸气的参数 s饱和水蒸气参数 无下标含湿空气（即湿空气）参数 )(各组分分压力之和混合气体总压力 i pp= va ppp+= 湿空气 总压力 干空气 分压力 水蒸气 分压力 如果是环境大气，则为大气压pb 还需要介绍几 个重要的参数 第二节 湿空气及其状态参数 一、绝对湿度 绝对湿度： 单位容积(1m3)空气（ 湿空气）中包含 的水蒸气质量(kg)。

亦即水蒸气的密度 ） 3 , 1 vkg v m vg v p vR T == 在一定温度下： 湿空气中水蒸气的分压力愈大，其绝 对湿度愈大； 湿空气中水蒸气的分压力不可能超过 该温度下水蒸气的饱和压力 sv pp 3 , 1 vkg v m vg v p vR T == 水蒸气达到饱和时，湿空气具有该温 度下的最大绝对湿度（此时空气为饱和 空气） sv pp = = TR p vg s sv , = == = 湿空气未达到饱和时，其中水蒸气 的分压力总小于饱和压力，水蒸气处于 过热状态（此时湿空气为未饱和空气） sv pp sv 二、相对湿度 湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空气 的绝对湿度之比称为相对湿度 v s = 湿(过热)空气的绝对湿度 饱和空气的绝对湿度 v s p p = (过热)水蒸气的分压力 水蒸气饱和压力 二、相对湿度 湿空气的绝对湿度与同温度下饱和空 气的分压力之比称为相对湿度 或表示为 的变化范围为 01（0%100%，对 于饱和空气，其相对湿度为1或100%） 相对湿度愈小，表明什么？ 的变化范围为 01（0%100%，对 于饱和空气，其相对湿度为1或100%） 相对湿度愈小，表示空气中水蒸 气离饱和状态越远，即越干燥，此时空 气吸收水分的能力越强；反之空气愈潮 湿，吸湿能力越弱。

相对湿度愈小，表明什么？ 根据水蒸气的理想气体状态方程： v v v v TR p = v s s R T p v = 和湿空气中水蒸气组元的状态方程： vv v mp VR T = 联系到想气体摩尔成分xv与分压力pv的关系 ，相对湿度可以表示为： vsvvv svsss pvmx pvmx ===== 三、饱和蒸汽压、露点、绝热饱和温度 未饱和空气达到饱和有三种典型途径： Tsp 1、温度不变的情况下， 水分向空气中蒸发，或 定温压缩，蒸汽的分压 力增加，能达到饱和空 气状态，如图中定温过 程AC到饱和时，蒸 汽分压力就是对应此空 气温度的饱和蒸汽压力 ps 等温T 2、保持湿空气中蒸 汽分压力pv不变， 对湿空气降温，也 可达到饱和，如图 ABB点的温度 为对应于pv的饱和 温度，称为露点温 度（简称露点）， 用td 表示 生活中的实例比比皆是 等压p 3、在绝热条件下向 湿空气加入水分， 尽其蒸发，也可使 空气达到饱和，如 图AEE点为绝 热饱和状态，相应 的温度为绝热饱和 温度，用Tw 表示 绝热s E 其它：定容减压， 多变过程，等等 定容v 四、湿空气的含湿量d ( vkg kg a m d m = 干空气） 由于在干燥、吸湿等过程中，载热/湿介质 为干空气（近似），因此，湿空气的一些状态 参数都是以单位质量的干空气为基准的。

定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称“ 含湿量”: 四、湿空气的含湿量d ( vvv kg kg aaa mM n d mM n == 干空气） 定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称“ 含湿量” 干空气的摩尔质量 =28.97103kg/mol 水蒸气的摩尔质量 =18.016103kg/mol 由分压力定律可知：理想气体 混合物中各组元的摩尔数之比 ，等于其分压力之比 四、湿空气的含湿量d ( vvv kg kg aaa mM n d mM n == 干空气） 定义：1kg干空气所携带的水蒸气质量，称“ 含湿量” 干空气的摩尔质量 =28.97103kg/mol 水蒸气的摩尔质量 =18.016103kg/mol 由分压力定律可知：理想气 体混合物中各组元的摩尔数 之比，等于其分压力之比 0.6220.6220.622 vvvvs aaavs M pppp d M pppppp ==== 四、湿空气的含湿量d 在干燥、吸湿等过程中，载热/湿介质是干空气，湿空 气的一些状态参数都是以单位质量干空气为基准的 0.6220.6220.622 vvvvs aaavs M pppp d M pppppp ==== 在总压力p不变的情况下 ，一定的蒸汽分压力对 应着一定的含湿量 在总压力p不变的情况 下，相对湿度愈大，含 湿量也愈高。

() ( kg kg 干空气） 五、湿空气的焓 考虑到湿空气中水蒸气的质量常变，而 干空气的质量相对稳定，所以，湿空气的 比焓是也相对于单位质量干空气而言的： vvaa hmhmH+ += = aavv av aa m hm hH hhdh mm + =+=+ 含湿量 经验公式： ））干空气干空气( )86. 12501(005. 1 kgkJ dh+ ++ += = 六、湿空气的比体积 1 kg干空气与d kg的水蒸气组成的湿空气 ，其比体积为： )(/)1( 3 干空气干空气kgm P TR dv g + += = 其中： + + + + = == = d d RwR igig 1 461287 , 详见算例p345,13-1,-2 第三节 相对湿度测定 如果湿空气未饱和，则湿纱布中的水分吸热 、汽化，向空气扩散，同时空气也向湿纱布传 热，达到热平衡 湿空气的含湿量d越小，汽化越快，吸热越多 ，湿球温度越低，干湿球温度计的温差越大 测量湿 空气真 实温度 湿球温度下的汽化潜热湿球温度下的汽化潜热 量量湿球温度下的饱和含湿湿球温度下的饱和含湿 湿球温度湿球温度其中：其中： + + + + = = w w t s w tw tsw d t tt dtt d )(86. 1 )(005. 1 w 在温度计读出干/湿球温度计的温差后，就 可由表格查到对应t的相对湿度值。

第四节 湿空气的焓湿图 一、湿空气的焓湿图（h-d图） h-d 图由下列五种线族组成： 100% 饱和空气曲线把 h-d 图分成两部 分，曲线以上为未饱和湿空气，曲线以 下无实际意义 湿空气湿空气空 气 温 度 蒸 汽 分 压 含湿量 焓 比体积 相对 湿度 1、等d 线是一组平行于纵坐标的直线群 2、 等焓线（等 h 线） 等 h 线是一组与横坐标轴成135的直线 群 等 h 线亦可看成为定湿球温度线（tw） 湿空气湿空气 含湿量 焓 3、等温线（等 t 线） 可见在 h-d 图上，定t 线的斜率为正，且 随t 增大斜率增大 tch d h tchdth c t c vp, vp,ap, )(c + += = + ++ += = 湿空气湿空气空 气 温 度 4、等相对湿度线（等） 定 线是一组向上凸的曲线群 露点td是湿空气冷却到100%时的温度 因此含湿量 d 相同，状态不同的湿空 气具有相同的露点 湿空气湿空气相对 湿度 5、水蒸气分压力线 d pd pv + + = = 622. 0 )(dfpv= = 湿空气湿空气 蒸 汽 分 压 二、 h-d 图的应用 根据其中2个独立的湿空气参数，可在 图上确定其它剩余的湿空气参数： wvd ttpdht 第五节 湿空气过程及其应用 一、 等湿度加热（或冷却）过程 0d= 加热：1 2 条件特征 ： 12 hhq= 例子？ 一、 等湿度加热（或冷却）过程 0d= 加热：1 2 湿强tthh, 吸, 吸能能力力增增 冷却：12（ttd） 吸湿能力减弱吸湿能力减弱, ht 条件特征 ： 冷却至凝结，t=td（与100%线相交），出现水 滴 12 hhq= 例子？ 二、绝热加湿过程 喷水加湿1 2 0h 条件特征 ： 二、绝热加湿过程 2121 )(hhddh l = = + + td h 0 绝热加湿，增加含湿量，水分 蒸发。

因与外界绝热，只能由 自身热量供给，故温度降低 小而不计小而不计 喷水加湿1 2 二、绝热加湿过程 2121 )(hhddh l = = + + td h 0 绝热加湿，增加含湿量，水分 蒸发因与外界绝热，只能由 自身热量供给，故温度降低 12 hh 故，沿等焓 线变化 喷水加湿1 2 二、绝热加湿过程 喷蒸汽加湿1 2 = = dh hddhh v )( 1212 喷蒸汽 喷水蒸气加湿，湿空 气的焓、含湿量、相 对湿度均增加 三、冷却除湿过程 湿空气被冷却 到露点温度，空气 为饱和状态，继续 冷却时将有水蒸气 凝结析出，达到对 湿空气除湿的目的 ，如图1-A-2 滚筒洗 衣机例 冰箱例子 四、绝热混合过程 32 32 13 13 dd hh dd hh = = 终态3在初态1 与2的连线上 五、 烘干过程 未饱和空气流经湿物料，吸收其水分；为提高吸湿 能力，需先加热湿空气加热+吸湿），图书例 六、 冷却塔 图书例 利用蒸发冷却， 将热水降温，获 得工业用循环水 h d 1 2 %65= 100%= 温度、湿度与大气压强 物理学告诉我们：“大气压的变化跟天气有密切的关系 一般地说，晴天的大气压比阴天高，冬天的大气压比夏天高 ”对这段叙述可归结为温度、湿度与大气压强的关系问题 我们通常所称的大气，就是包围在地球周围的整个空气层 它除了含有氮气、氧气及二氧化碳等多种气体外，还含有 水汽和尘埃我们把含水汽很少（即湿度小）的空气称“干 空气”，而把含水汽较多（即湿度大）的空气称“湿空气” 不要以为“干”的东西一定比“湿”的东西轻其实，干 空气的分子量是28.966，而水汽的分子量是18.016，故干空 气分子要比水汽分子重在相同状况下，干空气的密度也比 水汽的密度大水汽的密度仅为干空气密度的62左右 应当说，由于大气处于地球周围的一个开放空间，而不存在约束其运动 范围的具体疆界，这就使它跟处于密闭容器中的气体不同对一个盛有空 气的密闭容器来说，只要容器中气体未达到饱和状态。