工程熱力第十三章

1、工程熱力第十三章1第1頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三濕空氣=干空氣(dry air)+ 水蒸氣(water vapor) 濕空氣是理想氣體混合物一.未飽和濕空氣(unsaturated air)和 飽和濕空氣(saturated air)所以空氣飽和與否取決于t，pv空氣中的水蒸氣2第2頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三如空氣達(dá)成飽和的途徑 t不變，pv上升，pv=ps(t)pv不變，t下降，t=ts(pv)3第3頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三二.露點(diǎn)dew point 濕空氣中水蒸氣壓力pv所對(duì)應(yīng) 的飽和溫度，td=t

2、s(pv) 。4第4頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三 一.相對(duì)濕度（飽和度）- humidity j 濕空氣中水蒸氣的分壓力與同溫度同總壓力下的飽和濕空氣中水蒸氣分壓力的比值。j =0 干空氣 0 j ts（p），如在1atm時(shí)，t100時(shí)， 由于水蒸汽的最大壓力（飽和壓力）psp5第5頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三二.含濕量d 每kg干空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量討論：a）當(dāng)p一定時(shí)，6第6頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三 已知圖中1、2、3各點(diǎn)在同一等壓線上，試比較其v、及d的大小。解：7第7頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月

3、20日，4點(diǎn)27分，星期三三. 濕空氣的焓濕空氣的比焓是指含有1kg干空氣的濕空氣的焓值，它等于1kg干空氣的焓和1kg水蒸氣的焓之和。濕空氣的焓值是以0時(shí)的干空氣和0時(shí)的飽和水為基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)溫度變化的范圍不大（一般不超過(guò)100 ），可使用以下經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算：8第8頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三四. 干球溫度tdry-bulb temperature，濕球溫度tw -wet-bulb temperature和絕熱飽和溫度tw adiabatic-saturation temperature 1.干、濕球溫度計(jì)(wet-and-dry-bulb thermometer; ps

4、ychrometer)原理9第9頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三干濕球溫度計(jì)10第10頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三2.幾點(diǎn)說(shuō)明：絕熱飽和溫度與濕球溫度幾乎相等。干球溫度、濕球溫度（絕熱飽和溫度）和露點(diǎn)溫度三者的關(guān)系：當(dāng)空氣飽和時(shí)取等號(hào)?？諝獾撵手礹相同，則其濕球溫度tw近似相等。空氣的含濕量d相同，則其露點(diǎn)溫度td相等。11第11頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三五. 濕空氣的比體積1kg干空氣和d kg水蒸氣所組成的濕空氣的體積。 六. 濕空氣其他狀態(tài)參數(shù) 按1kg干空氣加dkg水蒸氣的理想氣體混合物計(jì)算。 注：濕空氣

5、中水蒸氣的參數(shù)可以通過(guò)查水和水蒸氣的 熱力性質(zhì)表確定，也可以按理想氣體性質(zhì)計(jì)算。12第12頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三 50m3的房間內(nèi)空氣t1=30c，1=60%，被等壓冷卻到T2= 10c。已知 pb=0.1013MPa 求：1）初態(tài)時(shí)td，d1及H； 2）凝結(jié)水量mv； 3）放熱量Q 解：1）13第13頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三2）14第14頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三3）15第15頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三13-4 濕空氣的焓-濕圖psychrometric chart

6、當(dāng)p一定，濕空氣的狀態(tài)可用t、d(pv、td)、h(tw)等參數(shù)表示，但只有兩個(gè)是獨(dú)立變量。 濕空氣的參數(shù)計(jì)算可用解析法和線圖法。本章重點(diǎn)介紹線圖法。一. h-d圖注意：h-d圖隨pb改變而改變，濕空氣的狀態(tài)變化若涉及到Pb（總壓力）的變化，將不能使用h-d圖。A）制圖依據(jù)16第16頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三17第17頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三B）線群介紹 總體說(shuō)明（圖13-5、圖13-6 ）：兩圖均以1kg干空氣量的濕空氣為基準(zhǔn)；縱坐標(biāo)為h（kJ/kg（干空氣），橫坐標(biāo)為d （kg（水蒸氣）/kg（干空氣）；兩坐標(biāo)夾角為135度；圖

7、13-5：t=-2050 ，p=0.1MPa；圖13-6：t=0250 ，p=0.1013MPa。18第18頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三 2）定h線（定tw線） 1）定d線 一組平行于縱坐標(biāo)的直線群。 露點(diǎn)td是濕空氣冷卻到=100%時(shí) 的溫度。因此，含濕量d相同、 狀態(tài)不同的濕空氣具有相同的露點(diǎn)。 一組平行于橫坐標(biāo)的直線群。 絕熱增濕過(guò)程近似為等h過(guò)程，濕空氣的濕球溫度 tw(近似等于絕熱飽和溫度tw)是沿等h線冷卻到= 100%時(shí)的溫度。因此，焓值相同狀態(tài)不同的濕空 氣具有相同的濕球溫度。 19第19頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三3）定

8、t線由h=1.005t+(2501+1.86t)d ，當(dāng)濕空氣的干球溫度 t=定值時(shí)，h和d間成直線變化關(guān)系。t不同時(shí)斜率 不同。因此等t線是一組互不平行的直線，t愈高， 則等t線斜率愈大。 4）定線等線是一組上凸形的曲線。 所以總壓力p一定時(shí)，=f(d,t) 。因d20第20頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三 h-d圖都是在一定的總壓力p下繪制的，水蒸氣的分壓力最大也不可能超過(guò)p。因此當(dāng)濕空氣溫 度等于或高于100時(shí)， 定義為 =pv/p。等線就是等d線，所以各等線與t=100的等溫 線相交后，向上折與等d線重合。 =0，即干空氣狀態(tài)，這時(shí)d=0，所以它和縱坐標(biāo)線重合。

9、 =100%的等線是臨界線，它將焓濕圖分為兩部分：上部是未飽和空氣， 1； =100%曲線上各點(diǎn)是飽和濕空氣。下部無(wú)實(shí)際意義。21第21頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三5）水蒸氣分壓力線當(dāng)d0.622時(shí)，則pv與d近似成直線關(guān)系。所以 圖中d很小那段的pv為直線。該曲線畫在=100% 等濕線下方，pv的單位為kPa 6）定v線22第22頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三二.h-d圖應(yīng)用例1根據(jù)濕空氣的任何兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，可在h-d圖上確定濕空氣的狀態(tài)點(diǎn)，從而可以讀取其他參數(shù)。23第23頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三例224第

10、24頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三13-5 濕空氣過(guò)程及其應(yīng)用濕空氣熱力過(guò)程求解的共同步驟： 1.畫出流程草圖； 2.在h-d圖上畫出過(guò)程； 3.寫出水及干空氣的質(zhì)量守恒方程； 4.寫出能量方程；一般利用穩(wěn)流方程，不計(jì)動(dòng)能差和位能差； 5.利用解析法或h-d圖確定質(zhì)、能方程中各參數(shù)； 6.求解。25第25頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三一. 加熱或冷卻過(guò)程26第26頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三二. 絕熱加濕過(guò)程（1）噴水加濕質(zhì)量守衡：能量守衡：27第27頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三（2）噴

11、蒸氣加濕質(zhì)量守衡：能量守衡：28第28頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三三. 冷卻除濕過(guò)程1kg干空氣的凝水量：冷卻水帶走的熱量：29第29頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三四. 絕熱混合過(guò)程干空氣質(zhì)量守恒：水蒸氣質(zhì)量守恒：能量守恒：聯(lián)立求解，得：30第30頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三31第31頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三解：因?yàn)榧訜崞鲀?nèi)過(guò)程含濕量d不變，而 過(guò)程中pb保持不變，所以32第32頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三33第33頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，

12、4點(diǎn)27分，星期三所以，使物料蒸發(fā)1kg需：34第34頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三 某空調(diào)系統(tǒng)從戶外引進(jìn)38c，=30%的新鮮空氣與從冷卻盤管來(lái)的t=10 c， =100%的空氣混合，若戶外空氣占20%（以干空氣計(jì)），計(jì)算混合后空氣的溫度及相對(duì)濕度。（p=1105Pa）絕熱混合，解：從h-d圖35第35頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三或在h-d圖上連接1，2，用d3=8.5與之相交，從交點(diǎn)讀出 t=14.5c，=0.83。36第36頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三37第37頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27

13、分，星期三 圖示是現(xiàn)今廣泛使用的逆流式冷卻塔示意圖，高溫水自上而下，為飽和濕空氣自下而上在塔內(nèi)與水進(jìn)行熱質(zhì)交換，各截面參數(shù)如圖示，求： 1）列出塔的質(zhì)、能守恒式； 2）若38第38頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三解：1）因?yàn)榉€(wěn)流，所以 質(zhì)量守恒 能量守恒39第39頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三2） 據(jù)p=101325Pa，tl3=40c，tl4=25c，查表， hl3=167.5kJ/kg，hl4=104.655kJ/kg 據(jù)t1=30c，t2=38c，查表， ps1=4.241kPa ps2=6.624kPa，故pv1=1ps1=1.696kPa pv2=2ps2=6.492kPa 據(jù)40第40頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三41第41頁(yè)，共45頁(yè)，2022年，5月20日，4點(diǎn)27分，星期三 直徑為1m，高為2m的桶內(nèi)充滿p=102.4kPa，t=32c，=75%的濕空氣，經(jīng)復(fù)雜過(guò)