水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程

1、水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程1 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程2 一、氣化 氣化 蒸發(fā)：通過液體表面進(jìn)行的氣化現(xiàn)象，可以在任 何溫度下進(jìn)行。 沸騰：在液體的內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生的劇烈汽 化現(xiàn)象。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程3 冷卻塔的原理：需冷卻的水在水塔頂部通過管道向下 噴灑，另外水塔壁有吹風(fēng)機(jī)，吹風(fēng)機(jī)把空氣吹入，而 頂部有一個(gè)很大的抽風(fēng)機(jī)，把空氣抽出塔頂，從而利 于氣流流動(dòng)，加速水的降溫。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程4 二、液化 1)定義：物質(zhì)從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫做液化，也 可稱為凝結(jié)。 結(jié)論:液化是放熱過程。反之，汽化是吸熱過程。 液化放熱實(shí)例： （1）被100的水蒸氣燙傷比100的開水燙傷往 往要

2、嚴(yán)重得多水蒸氣液化時(shí)要放出大量的熱； （2）冬天手上哈氣口腔中的水蒸氣液化放 熱讓手變暖。 （3）用水壺?zé)畷r(shí)壺口上的白氣水蒸氣液 化成的小水滴 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程5 p ts 飽和狀態(tài)：汽液兩相的分子數(shù)保持一定的數(shù)量而處于飽和狀態(tài)：汽液兩相的分子數(shù)保持一定的數(shù)量而處于 動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。 ss ( )pf t 三、飽和狀態(tài) 飽和狀態(tài)：飽和狀態(tài)： 飽和蒸汽：飽和狀態(tài)下的蒸汽； 飽和水： 飽和狀態(tài)下的水。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程6 1) 1)水變?yōu)檎羝袃煞N方法：水變?yōu)檎羝袃煞N方法： dp=0 dp=0，t t ；dt=0,p dt=0,p 。 2 2）蒸汽變?yōu)樗膬煞N方法：

3、）蒸汽變?yōu)樗膬煞N方法： dp=0 dp=0，t t ；dt=0,p dt=0,p 。 三、水與水蒸氣的相變方法 電廠的舉例：給水泵、凝結(jié)水泵以及鍋爐汽包。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程7 第二節(jié) 水蒸氣的定壓產(chǎn)生過程 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程8 p tts v ( , )v h s (,)v h s a bc de 預(yù)熱階段預(yù)熱階段 汽化階段汽化階段 過熱階段過熱階段 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程9 p tts v ( , )v h s (,)v h s v wv m x mm a bc de rhh s tt 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程10 cr 22.064 MPap cr 373.99t cr

4、0.003106v 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程11 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程12 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程13 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程14 0.00061kJ/kg0 kJ/kghupv 1 x vxvx vvx vv 1 x hxhx hhx hh 1 x sxsx ssx ss 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程15 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程16 0w )( 21 ppvwt 21 2121 ()() quu hhpp v 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程17 21 21221 1 () ()() wqu T ss hhp vp v 2121 ()() t wqh T sshh 2 21 1 d()qT s

5、T ss 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程18 0 t w 21 qhh 21 ()wp vv 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程19 0q 12t whh 21 uuw 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程20 e.g.e.g.：P111 5-1P111 5-1，5-45-4 作業(yè)：作業(yè)：P126 5-1P126 5-1，5-45-4 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程21 濕空氣：含有水蒸氣的空氣。濕空氣：含有水蒸氣的空氣。 干空氣：完全不含水蒸氣的空氣。干空氣：完全不含水蒸氣的空氣。 在干燥、空氣調(diào)節(jié)以及精密儀表和電絕緣的防潮在干燥、空氣調(diào)節(jié)以及精密儀表和電絕緣的防潮 等對(duì)空氣中的水蒸氣特殊敏感的領(lǐng)域，則必須考慮等對(duì)空氣中的水

6、蒸氣特殊敏感的領(lǐng)域，則必須考慮 空氣中水蒸氣的影響。空氣中水蒸氣的影響。 濕空氣中水蒸氣的分壓力很低，可視水蒸氣為理濕空氣中水蒸氣的分壓力很低，可視水蒸氣為理 想氣體。一般情況下，濕空氣可以看作理想混合氣想氣體。一般情況下，濕空氣可以看作理想混合氣 體。根據(jù)道爾頓定律，濕空氣的總壓力等于水蒸氣體。根據(jù)道爾頓定律，濕空氣的總壓力等于水蒸氣 的分壓力與干空氣的分壓力之和：的分壓力與干空氣的分壓力之和： av ppp 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程22 1. 1. 未飽和濕空氣與飽和濕空氣未飽和濕空氣與飽和濕空氣 未飽和濕空氣：未飽和濕空氣： 飽和濕空氣：飽和濕空氣： 濕空氣中的水蒸氣未飽和，處于濕空氣中

7、的水蒸氣未飽和，處于 過熱狀態(tài)，濕空氣還能吸收水份。過熱狀態(tài)，濕空氣還能吸收水份。 vs pp T 濕空氣中的水蒸氣已飽和，濕空氣中的水蒸氣已飽和， 不能再吸收水份。不能再吸收水份。 vs pp T 定溫吸濕過程定溫吸濕過程1 13 3 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程23 2. 2. 露點(diǎn)露點(diǎn) 露點(diǎn)露點(diǎn)： 結(jié)露：結(jié)露： 濕空氣中的水蒸氣分壓力濕空氣中的水蒸氣分壓力pv v對(duì)應(yīng)的飽和溫度對(duì)應(yīng)的飽和溫度 Td稱為露點(diǎn)溫度，簡稱露點(diǎn)。稱為露點(diǎn)溫度，簡稱露點(diǎn)。 vs pp T 定壓降溫到露點(diǎn)，濕空氣中的水蒸氣飽和，定壓降溫到露點(diǎn)，濕空氣中的水蒸氣飽和， 凝結(jié)成水（過程凝結(jié)成水（過程1 12 2）。）。 結(jié)霜

8、：結(jié)霜： d 0 CT 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程24 3. 3. 絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和含濕量絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度和含濕量 濕度：濕空氣中水蒸氣的含量。濕度：濕空氣中水蒸氣的含量。 （1 1） 絕對(duì)濕度絕對(duì)濕度 1m 1m3 3的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為濕空氣的的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為濕空氣的 絕對(duì)濕度，即濕空氣中水蒸氣的密度：絕對(duì)濕度，即濕空氣中水蒸氣的密度： v v g,v pm VR T 飽和濕空氣的絕對(duì)濕度達(dá)到最大值飽和濕空氣的絕對(duì)濕度達(dá)到最大值 TR p vg, s s g,v 3 v 8.5145J/(mol K) 461.5 18.016 10 kg/mol R R M 水

9、蒸氣的氣水蒸氣的氣 體常數(shù)：體常數(shù)： 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程25 （2 2） 相對(duì)濕度相對(duì)濕度 濕空氣的絕對(duì)濕度濕空氣的絕對(duì)濕度 與同溫度下飽和濕空氣的絕對(duì)與同溫度下飽和濕空氣的絕對(duì) 濕度濕度 之比稱為濕空氣的相對(duì)濕度。之比稱為濕空氣的相對(duì)濕度。 v s s v s v p p 飽和濕空氣飽和濕空氣 干空氣干空氣 未飽和濕空氣未飽和濕空氣 相對(duì)濕度越小，空氣越干燥，吸水能力越強(qiáng)；相對(duì)濕度越小，空氣越干燥，吸水能力越強(qiáng)； 相對(duì)濕度越大，空氣越濕潤，吸水能力越低。相對(duì)濕度越大，空氣越濕潤，吸水能力越低。 1 01 0 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程26 （3 3） 含濕量含濕量 在濕空氣中，與單位質(zhì)量

10、干空氣共存的水蒸氣的在濕空氣中，與單位質(zhì)量干空氣共存的水蒸氣的 質(zhì)量，稱為濕空氣的含濕量或比濕度。質(zhì)量，稱為濕空氣的含濕量或比濕度。 a v a v m m dkg/ /kg(干空氣干空氣) ) TR p vg, v v TR p ag, a a s s 622. 0 pp p d 據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：據(jù)理想氣體狀態(tài)方程： g,v 461.5J/(kg K)R g,a 287 J/(kg K)R 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程27 4. 4. 濕空氣的相對(duì)分子質(zhì)量、氣體常數(shù)及密度濕空氣的相對(duì)分子質(zhì)量、氣體常數(shù)及密度 干空氣的相對(duì)分子質(zhì)量干空氣的相對(duì)分子質(zhì)量: : 97.28 ar, M 水蒸氣的相對(duì)

11、分子質(zhì)量水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量: : 016.18 vr, M rar,avr,v av r,ar,v MMM pp MM pp v r,ar,ar,v p MMM p v 28.97 10.954 p p 濕空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量濕空氣的平均相對(duì)分子質(zhì)量: : 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程28 濕空氣的氣體常數(shù)濕空氣的氣體常數(shù) g v 287 J/(kg K) 1 0.378 v R R p M p 濕空氣的密度濕空氣的密度: :每立方米濕空氣所具有的質(zhì)量。每立方米濕空氣所具有的質(zhì)量。 av av mm V T p RRTR p v vg,ag,ag, 11 av g,ag,v pp R TR T

12、 T p T p s 001317. 0 287 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程29 5. 5. 濕空氣的焓濕空氣的焓 濕空氣的焓：濕空氣的焓： vvaa hmhmH 濕空氣的比焓：濕空氣的比焓： va a dhh m H h kJ/kg（干空氣）（干空氣） 工程上，取工程上，取0 C時(shí)干空氣、飽和水的焓為零，即時(shí)干空氣、飽和水的焓為零，即 ha= 0 、 hv= 0 1.005(2501 1.863 )htdt 1.005 ap hc tt v 2501 1.863ht 溫度溫度t下干空氣和水蒸氣的焓分別為下干空氣和水蒸氣的焓分別為 溫度溫度t下干濕空氣的焓為下干濕空氣的焓為 kJ/kg（干空氣）

13、（干空氣） 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程30 6. 6. 濕空氣的焓濕圖濕空氣的焓濕圖 濕空氣的焓濕空氣的焓- -濕圖是濕空氣工程計(jì)算的重要工具。濕圖是濕空氣工程計(jì)算的重要工具。 （1 1） 定焓線簇定焓線簇 h0 、h1、 h2 、h3 （2 2） 定含濕量線簇定含濕量線簇 d1、 d2 、d3 （3 3） 定溫線簇定溫線簇 t0 、t1、 t2 、t3 （4 4） 定相對(duì)濕度線簇定相對(duì)濕度線簇 1、 2 、 3 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程31 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程32 1. 1. 加熱吸濕過程加熱吸濕過程 工程上的干燥處理過程，如谷物、木材、藥材、紡工程上的干燥處理過程，如谷物、木材、藥材、

14、紡 織品、食品、造紙等許多烘干工藝?？椘贰⑹称?、造紙等許多烘干工藝。 人工干燥方法：利用未飽和濕空氣來吸收被干燥人工干燥方法：利用未飽和濕空氣來吸收被干燥 物體的水分，達(dá)到干燥的目的。物體的水分，達(dá)到干燥的目的。 為了提高濕空氣的吸濕能力，通常先對(duì)濕空氣為了提高濕空氣的吸濕能力，通常先對(duì)濕空氣 進(jìn)行加熱。由于加熱過程中濕空氣的含濕量不變，進(jìn)行加熱。由于加熱過程中濕空氣的含濕量不變， 但隨著溫度升高，相對(duì)濕度降低，濕空氣的吸濕但隨著溫度升高，相對(duì)濕度降低，濕空氣的吸濕 能力增強(qiáng)。能力增強(qiáng)。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程33 在焓在焓- -濕圖中濕空氣的加熱過程如濕圖中濕空氣的加熱過程如1 12 2所

15、示。所示。 加熱后的濕空氣送入干加熱后的濕空氣送入干 燥室吸收被干燥物料的水燥室吸收被干燥物料的水 份。如果忽略干燥室與外份。如果忽略干燥室與外 界的熱量交換，物料中水界的熱量交換，物料中水 份蒸發(fā)所吸收的潛熱完全份蒸發(fā)所吸收的潛熱完全 來自濕空氣，因此物料干來自濕空氣，因此物料干 燥過程對(duì)濕空氣來說是絕燥過程對(duì)濕空氣來說是絕 熱加濕過程，濕空氣的含熱加濕過程，濕空氣的含 濕量濕量d 和相對(duì)濕度和相對(duì)濕度 增加，增加， 其焓值基本不變，如其焓值基本不變，如2 23 3 所示。所示。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程34 2. 2. 冷卻去濕過程冷卻去濕過程 濕空氣被冷卻時(shí)，溫濕空氣被冷卻時(shí)，溫 度降低

16、。在溫度降至露度降低。在溫度降至露 點(diǎn)前其含濕量保持不變，點(diǎn)前其含濕量保持不變， 相對(duì)濕度逐漸增加。當(dāng)相對(duì)濕度逐漸增加。當(dāng) 相對(duì)濕度達(dá)到相對(duì)濕度達(dá)到1時(shí)，時(shí)， 濕空氣飽和，如果再繼濕空氣飽和，如果再繼 續(xù)冷卻，則析出水份，續(xù)冷卻，則析出水份， 過程將沿著的飽和曲線過程將沿著的飽和曲線 向含濕量減少、溫度降向含濕量減少、溫度降 低的方向進(jìn)行，如低的方向進(jìn)行，如1 12 2 所示。所示。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程35 干濕球溫度計(jì)由兩個(gè)溫度計(jì)構(gòu)成，如圖所示。干濕球溫度計(jì)由兩個(gè)溫度計(jì)構(gòu)成，如圖所示。 如果將干濕球溫度計(jì)置于通風(fēng)良好如果將干濕球溫度計(jì)置于通風(fēng)良好 的濕空氣中，由于濕球溫度計(jì)上濕布的濕空氣中，由