第十二章 理想气体混合物及湿空气第十二章 理想气体混合物及湿空气教学目标：教学目标：使学生掌握理想气体混合物的计算；使学生掌握理想气体混合物的计算； 了解空调工程中，湿空气是如何进行了解空调工程中，湿空气是如何进行 调节的，并能进行湿空气各种过程的调节的，并能进行湿空气各种过程的 热力计算。了解冷却塔的原理。热力计算。了解冷却塔的原理。 知知 识识 点：点：湿空气的性质；湿空气的焓湿图；湿湿空气的性质；湿空气的焓湿图；湿 空气的基本热力过程。空气的基本热力过程。 重重 点：点：湿空气的湿空气的h-dh-d图的使用，它是学习通图的使用，它是学习通 风空调等课程不可缺少的理论基础。风空调等课程不可缺少的理论基础。 难难 点：点： 由于学生未接触专业课程，因此湿空由于学生未接触专业课程，因此湿空 气在工程上进行的各种热力过程及其气在工程上进行的各种热力过程及其 计算是本章难点。计算是本章难点。Basic principle of gas mixture(Basic principle of gas mixture(考虑气体考虑气体 混合物的基本原则混合物的基本原则) )：12-1 12-1 理想气体混合物理想气体混合物1.1.混合气体内部无化学反应，成分不变；混合气体内部无化学反应，成分不变；2.2.各组元气体都有理想气体的性质；各组元气体都有理想气体的性质； 3.3.混合后仍具有理想气体的性质；混合后仍具有理想气体的性质；4.4.各组元气体彼此独立，互不影响。各组元气体彼此独立，互不影响。即理想气体混合物可看作即理想气体混合物可看作R Rg g混混和和MM混混的的“ “某种某种” ”理想气体理想气体 。12-1 12-1 理想气体混合物理想气体混合物分压力定律分压力定律Dalton Dalton 分分压压压压力定律力定律 混合气体的混合气体的总压总压总压总压 力等于各力等于各组组组组成气体分成气体分压压压压力之力之总总总总和。和。分容分容积积积积定律定律 AmagatAmagat分容积定律分容积定律: : 理想气体的分体积之和等于混合气体的总体积理想气体的分体积之和等于混合气体的总体积. .相对成分相对成分= =分分 量量总总 量量相对成分相对成分混混 合合 气气 体体质量质量kg kg 摩尔数摩尔数kmol kmol 容积容积m m3 3项项 目目第第i i种组成气体种组成气体绝对成分绝对成分混合气体的折合摩尔质量及折合气体常数混合气体的折合摩尔质量及折合气体常数混合气体成分的几种表示方法：混合气体成分的几种表示方法：体积分数：体积分数：V Vi i为分体积为分体积质量分数：质量分数：摩尔分数：摩尔分数：混合气体折合摩尔质量混合气体折合摩尔质量混合气体的折合气体常数混合气体的折合气体常数wwi i、x xi i、 i i的转算关系的转算关系1. 1. c c2. 2. u u3. 3. h h4. 4. s s12-2 c, u, h, s of mixed ideal gas12-2 c, u, h, s of mixed ideal gas4. 4. Um,HmUm,Hm4. 4. s s12-2 c, u, h, s of mixed ideal gas12-2 c, u, h, s of mixed ideal gas S S同理：同理：12-2 c, u, h, s of mixed ideal gas12-2 c, u, h, s of mixed ideal gas12-312-3 湿空气 湿空气涉及湿空气的常见的工业过程涉及湿空气的常见的工业过程空气温度与湿度调节过程、物体的干燥过程、冷却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。水塔中的水冷却过程等。一、干空气与湿空气一、干空气与湿空气干空气干空气不含水蒸气的空气称为干空气。不含水蒸气的空气称为干空气。湿空气湿空气含水蒸气的空气称为湿空气。含水蒸气的空气称为湿空气。湿空气湿空气= =干空气水蒸气干空气水蒸气12-312-3 湿空气 湿空气分析湿空气时假定：分析湿空气时假定：把气相混合物看作是理想气体混合物；把气相混合物看作是理想气体混合物； 当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相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；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空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的 相平衡。相平衡。12-312-3 湿空气 湿空气下标约定：下标约定：a a干空气干空气v v水蒸气水蒸气s s饱和水蒸气饱和水蒸气无下标为湿空气参数无下标为湿空气参数湿空气湿空气= =干空气干空气(dry air)+(dry air)+ 水蒸气水蒸气(water vapor) (water vapor) 湿空气是理想气体混合物湿空气是理想气体混合物一一. .未饱和湿空气未饱和湿空气(unsaturated air)(unsaturated air)和饱和和饱和 湿空气湿空气(saturated air)(saturated air)所以空气饱和与否取决于所以空气饱和与否取决于t t，p pv v空气中的水蒸气空气中的水蒸气如如或：温度为或：温度为t t的湿空气，当的湿空气，当p pv vtttd d）1 12 2 =100% =100%h h0 0h h2 20 0h h1 1t t1 1t t2 2t t0 0 0 0湿空气的加热和冷却过程在焓湿空气的加热和冷却过程在焓湿图上的表示湿图上的表示1 1热空气热空气2 2冷空气冷空气2 2喷淋水喷淋水二、湿空气的绝热加湿过程二、湿空气的绝热加湿过程H H1 1H HwwH H2 21. 1. 喷水绝热加湿过程的热力学分析喷水绝热加湿过程的热力学分析能量平衡方程（能量平衡方程（ww0 0 ）等式两边同除以等式两边同除以 mma a ，（，（QQ0 0）因因比起比起h h1 1和和h h来要小得多来要小得多, ,所以在实际计算时所以在实际计算时QQ0 0加湿量加湿量可近似取可近似取2. 2. 喷蒸汽绝热加湿过程的热力学分析喷蒸汽绝热加湿过程的热力学分析同理，由能量平衡方程得同理，由能量平衡方程得H H1 1H Hs sH H2 2含湿量增加、相含湿量增加、相 对湿度增加、温对湿度增加、温 度减小，焓不变度减小，焓不变 或增大。或增大。热空气热空气冷空气冷空气2 2冷流体冷流体凝结水凝结水三、湿空气的冷却去湿过程三、湿空气的冷却去湿过程1 12 2H H1 1H HwwH H2 21. 1. 湿空气冷却去湿过程的热力学分析湿空气冷却去湿过程的热力学分析能量平衡方程能量平衡方程等式两边同除以等式两边同除以 mma a ，得冷却水带走的热量，得冷却水带走的热量QQ凝结水量凝结水量kJ/kgkJ/kg（干空气（干空气 ）2 2 1 1 =100%=100%h h2 2h ht t2 2t t1 11 12.2.湿空气的冷却去湿过程在焓湿空气的冷却去湿过程在焓- -湿图上的表示湿图上的表示1 12 23 3四、湿空气的绝热混合过程四、湿空气的绝热混合过程H H3 3H H1 1H H 2 2混合过程的能量平衡方程为混合过程的能量平衡方程为 干空气的质量平衡方程干空气的质量平衡方程水蒸气质量平衡方程水蒸气质量平衡方程或写成或写成(1)(1)(2)(2)(3)(3)由由(1)(1)、(2)(2)、(3)(3)式可得式可得1. 1. 湿空气混合过程的热力学分析湿空气混合过程的热力学分析h h1 1h h2 2h h3 3100%100%1 12 23 3mma1a1mma2a22. 2. 湿空气混合过程在焓湿空气混合过程在焓湿图上的表示湿图上的表示加热器加热器干干 物物 料料 出出 口口空气出口空气出口干燥器干燥器风机风机湿物料入口湿物料入口空气入口空气入口1 12 23 3热空气热空气五、干燥过程五、干燥过程 =100% =100%加加 热热干干燥燥1 12 23 3h h2 2t t2 2t t1 1 1 1 2 2 3 3干燥过程在焓干燥过程在焓湿图上的表示湿图上的表示h h1 11212加热过程，加热过程，2323绝热加湿过程绝热加湿过程冷却水冷却水汽轮机排汽汽轮机排汽凝结水凝结水凝汽器凝汽器湿空气出口湿空气出口冷却水池冷却水池水泵水泵3 32 2冷空气入口14 4补水补水冷却水出口冷却水出口六、六、 冷却塔冷却塔H Hw3 w3H H1 1H H 2 2H Hw4 w4能量方程平衡方程能量方程平衡方程质量平衡方程质量平衡方程或或(1)(1)(2)(2)即即冷却塔湿空气过程的热力学分析冷却塔湿空气过程的热力学分析或或(1)(1)(2)(2)将将(2)(2)式代入（）式，整理得所需干空气的质量式代入（）式，整理得所需干空气的质量HomeworkHomework12-1112-11 12-1812-18