沈維道-工程熱力學配套多媒體課件-第12章混合氣

12–1理想氣體混合物一、處理氣體混合物的基本原則

▲混合氣體混合物的組分都處理想氣體狀態(tài)，則混合氣體也處理想氣體狀態(tài)；▲混合氣體可作為某種假想氣體，其質量和分子數(shù)與組分氣體質量之和及分子數(shù)之和相同。理想氣體混合物可作為Rg混和M混的“某種”理想氣體。平均氣體常數(shù)，折合氣體常數(shù)平均摩爾質量，折合摩爾質量112–1理想氣體混合物一、處理氣體混合物的基本原則二、混合氣體的分壓力定律和分容積定律1.分壓力定律(Daltonlawofpartialpressure)

分壓力——組分氣體處在與混合氣體相同容積、相同溫度單獨對壁面的作用力。分壓力定律2二、混合氣體的分壓力定律和分容積定律1.分壓力定律(Dal

2.分容積定律(lawofpartialvolume)

分容積——組分氣體處在與混合氣體同溫同壓單獨占有的體積。分容積定律32.分容積定律(lawofpartia三、混合氣體成分2.體積分數(shù)(volumefractionofamixture)3.摩爾分數(shù)(molefractionofamixture)1.質量分數(shù)(massfractionofamixture)4三、混合氣體成分2.體積分數(shù)(volumefractio4.各成分之間的關系54.各成分之間的關系56.利用混合物成分求M混和Rg混1)已知質量分數(shù)5.分壓力和總壓力66.利用混合物成分求M混和Rg混1)已知質量分數(shù)5.分壓2)已知摩爾分數(shù)例A711143例A41114372)已知摩爾分數(shù)例A711143例A4111437四、理想氣體混合物的比熱容、熱力學能、焓和熵1.比熱容2.熱力學能3.焓4.熵1kg8四、理想氣體混合物的比熱容、熱力學能、焓和熵1.比熱容2.熱

如某種混合氣體由A,B兩種氣體組成,混合氣體壓力p,分壓力為pA、pB溫度為T,則分壓力9如某種混合氣體由A,B兩種氣體組成,混合氣體壓力1kg定比熱容1mol定比熱容五、混合氣體(無化學反應)過程熵變101kg定比熱容1mol定比熱容五、混合氣體(無化學反應)例A4412551例A4412552討論混合熵變11例A4412551例A4412552討論混合熵變1112–2濕空氣

地球上的大氣由氮、氧、氬、二氧化碳、水蒸氣及極微量的其他氣體組成。水蒸氣以外的所有組成氣體稱為干空氣，看作是不變的整體。因此，大氣是干空氣與水蒸氣組成的混合氣體。

干空氣隨時間、地理位置、海拔、環(huán)境污染等因素而產(chǎn)生微小的變化，為便于計算，將干空氣標準化（不考慮微量的其它氣體）。成分相對分子質量摩爾成分O232.0000.2095N228.0160.7809Ar39.9440.0093CO244.010.0003一、干空氣和濕空氣1212–2濕空氣地球上的大氣由氮、氧、氬、二氧化濕空氣=干空氣(dryair)+水蒸氣(watervapor)濕空氣是理想氣體混合物一、未飽和濕空氣(unsaturatedair)和

飽和濕空氣(saturatedair)空氣飽和與否取決于t，pv空氣中的水蒸氣過熱空氣未飽和飽和空氣飽和13濕空氣=干空氣(dryair)+一、未飽和濕空氣(unsa如當空氣未飽和空氣飽和空氣達成飽和的途徑

t不變，pv上升，pv=ps(t)Pv不變，t下降，t=ts(pv)14如當空氣未飽和空氣飽和空氣達成飽和的途徑t不變，pv上二、露點（dewpoint）

濕空氣中水蒸氣壓力pv所對應的飽和溫度，td=ts(pv)。例A422144215二、露點（dewpoint）例A42214421512-3相對濕度和含濕量一、絕對濕度(absolutehumidity)

每立方米濕空氣中水蒸氣的質量kg/m33）ρv數(shù)值不能直接反映濕空氣吸濕能力的大小，如pv=0.6566kPa，1℃時pv=ps，無吸濕能力10℃時pv<ps有吸濕能力。1）理想氣體2）1612-3相對濕度和含濕量一、絕對濕度(absolute

二、相對濕度（飽和度）（humidity）

—濕空氣中水蒸氣含量與同溫度下最大可能含量之比。=0干空氣0<<1未飽和空氣=1飽和空氣吸濕能力下降注：當t>ts（p），如在1atm時，t>100℃時，由于水蒸汽的最大壓力（飽和壓力）ps>p，故1.2.此時17二、相對濕度（飽和度）（humidity）=0三、含濕量d(humidity;humidityratio)

——1kg干空氣中所含水蒸氣的質量a）當p一定時，kg水蒸氣/kg干空氣b)

一定，升溫吸濕原理討論：例A922133例A42224418三、含濕量d(humidity;humidityrat四、干球溫度

t(dry-bulbtemperature)，濕球溫度tw(wet-bulbtemperature)和絕熱飽和溫度tad(adiabatic-saturationtemperature)

1.干、濕球溫度計(wet-and-dry-bulbthermometer;psychrometer)原理19四、干球溫度t(dry-bulbtemperature原理有效汽膜層內——飽和飽和溫度飽和溫度20原理有效汽膜層內——飽和飽和溫度飽和溫度2021212.絕熱飽和溫度(adiabatic-saturationtemperature)222.絕熱飽和溫度(adiabatic-saturation12-4濕空氣的焓-濕圖(psychrometricchart)一、濕空氣的焓東南大學清華大學北京林業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學kJ/kg干空氣例A4221772312-4濕空氣的焓-濕圖(psychrometricc濕空氣的焓也可由浜田棠-吉田崇式計算pb=101.325kPa、t50℃。在t不超過55℃時，誤差不大于1%。適用范圍：若pb≠101.325kPa，需按下式修正：24濕空氣的焓也可由浜田棠-吉田崇式計算pb=101.325k

按1kg干空氣加dkg水蒸氣的理想氣體混合物計算

注：濕空氣中水蒸氣的參數(shù)可以通過查水和水蒸氣的熱力性質表確定，也可以按理想氣體性質計算。三、h-d

圖注意：h-d圖隨pb改變而改變1.制圖依據(jù)二、濕空氣其他狀態(tài)參數(shù)25按1kg干空氣加dkg水蒸氣的理想氣體2.線群介紹

1）定d線一組平行于縱坐標的直線群。露點td是濕空氣冷卻到=100%時的溫度。因此，含濕量d相同、狀態(tài)不同的濕空氣具有相同的露點。

2）定h線3）定t線由h=1.005t+(2501+1.86t)d，當濕空氣的干球溫度t=定值時，h和d間成直線變化關系。t不同時斜率不同。因此等t線是一組互不平行的直線，t愈高，等t線斜率愈大。262.線群介紹一組平行于縱坐標的直線群。2）定h4）定tw線絕熱增濕過程近似為等h過程，濕空氣的濕球溫tw(近似等于絕熱飽和溫度tw')是沿等h線冷卻到φ=100%時的溫度。因此，焓值相同狀態(tài)不同的濕空氣具有相同的濕球溫度。5）定φ線▲等φ線是一組上凸形的曲線。所以總壓力p一定時，φ=f(d,t)。

▲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p。因此當濕空氣溫度等于或高于100℃時φ定義為φ=pv/p。此時等φ線就是等d線，所以各等φ線與t=100℃的等溫線相交后，向上折與等d線重合。274）定tw線絕熱增濕過程近似為等h過程，濕空

6）定v線▲φ=0，即干空氣狀態(tài)，這時d=0，所以它和縱坐標線重合。7）pv=f(d)線當d<<0.622時，則pv與d近似成直線關系。所以，圖中d很小那段的pv為直線。該曲線畫在φ=100%等濕線下方，pv的單位為kPa。286）定v線▲φ=0，即干空氣狀態(tài)，這時d=0例1已知濕空氣參數(shù)3.h-d圖應用求其他參數(shù)解：由溫度及相對濕度在h-d圖上確定點1的位置，由此讀出由h1與交點讀出由點1作垂線，與交點讀出與pv線交點讀出29例1已知濕空氣參數(shù)3.h-d圖應用求其他參數(shù)解：由溫度求:其他.例2已知濕空氣參數(shù)解：利用h-d上等濕球溫度線與等焓線平行及時干球溫度等于濕球溫度確定點1。討論:濕空氣30求:其他.例2已知濕空氣參數(shù)解：利用h-d上等濕球溫度線12-5濕空氣的熱力過程濕空氣熱力過程求解的共同步驟：

1.畫出流程草圖；2.在h-d圖上畫出過程；3.寫出水及干空氣的質量守恒方程；4.寫出能量方程；5.利用解析法或h-d圖確定質、能方程中各參數(shù)；6.求解。3112-5濕空氣的熱力過程濕空氣熱力過程求解的共同步驟：一、冷卻、冷卻去濕(dehumidification)及加熱對于冷卻盤管：32一、冷卻、冷卻去濕(dehumidification)及加熱對于加熱段：即33對于加熱段：即33二、蒸發(fā)冷卻（絕熱加濕）水蒸氣質量守衡：能量守衡：即34二、蒸發(fā)冷卻（絕熱加濕）水蒸氣質量守衡：能量守衡：即34三、加熱增濕水蒸氣質量守衡：濕空氣能量守衡：35三、加熱增濕水蒸氣質量守衡：濕空氣能量守衡：35四、混合36四、混合363737例A4221663例A4221662例A422299*例A423288*下一章38例A4221663例A4221662例A422299*例A4謝謝你的閱讀知識就是財富豐富你的人生謝謝你的閱讀知識就是財富沈維道-工程熱力學配套多媒體課件-第12章混合氣12–1理想氣體混合物一、處理氣體混合物的基本原則

▲混合氣體混合物的組分都處理想氣體狀態(tài)，則混合氣體也處理想氣體狀態(tài)；▲混合氣體可作為某種假想氣體，其質量和分子數(shù)與組分氣體質量之和及分子數(shù)之和相同。理想氣體混合物可作為Rg混和M混的“某種”理想氣體。平均氣體常數(shù)，折合氣體常數(shù)平均摩爾質量，折合摩爾質量4112–1理想氣體混合物一、處理氣體混合物的基本原則二、混合氣體的分壓力定律和分容積定律1.分壓力定律(Daltonlawofpartialpressure)

分壓力——組分氣體處在與混合氣體相同容積、相同溫度單獨對壁面的作用力。分壓力定律42二、混合氣體的分壓力定律和分容積定律1.分壓力定律(Dal

2.分容積定律(lawofpartialvolume)

分容積——組分氣體處在與混合氣體同溫同壓單獨占有的體積。分容積定律432.分容積定律(lawofpartia三、混合氣體成分2.體積分數(shù)(volumefractionofamixture)3.摩爾分數(shù)(molefractionofamixture)1.質量分數(shù)(massfractionofamixture)44三、混合氣體成分2.體積分數(shù)(volumefractio4.各成分之間的關系454.各成分之間的關系56.利用混合物成分求M混和Rg混1)已知質量分數(shù)5.分壓力和總壓力466.利用混合物成分求M混和Rg混1)已知質量分數(shù)5.分壓2)已知摩爾分數(shù)例A711143例A411143472)已知摩爾分數(shù)例A711143例A4111437四、理想氣體混合物的比熱容、熱力學能、焓和熵1.比熱容2.熱力學能3.焓4.熵1kg48四、理想氣體混合物的比熱容、熱力學能、焓和熵1.比熱容2.熱

如某種混合氣體由A,B兩種氣體組成,混合氣體壓力p,分壓力為pA、pB溫度為T,則分壓力49如某種混合氣體由A,B兩種氣體組成,混合氣體壓力1kg定比熱容1mol定比熱容五、混合氣體(無化學反應)過程熵變501kg定比熱容1mol定比熱容五、混合氣體(無化學反應)例A4412551例A4412552討論混合熵變51例A4412551例A4412552討論混合熵變1112–2濕空氣

地球上的大氣由氮、氧、氬、二氧化碳、水蒸氣及極微量的其他氣體組成。水蒸氣以外的所有組成氣體稱為干空氣，看作是不變的整體。因此，大氣是干空氣與水蒸氣組成的混合氣體。

干空氣隨時間、地理位置、海拔、環(huán)境污染等因素而產(chǎn)生微小的變化，為便于計算，將干空氣標準化（不考慮微量的其它氣體）。成分相對分子質量摩爾成分O232.0000.2095N228.0160.7809Ar39.9440.0093CO244.010.0003一、干空氣和濕空氣5212–2濕空氣地球上的大氣由氮、氧、氬、二氧化濕空氣=干空氣(dryair)+水蒸氣(watervapor)濕空氣是理想氣體混合物一、未飽和濕空氣(unsaturatedair)和

飽和濕空氣(saturatedair)空氣飽和與否取決于t，pv空氣中的水蒸氣過熱空氣未飽和飽和空氣飽和53濕空氣=干空氣(dryair)+一、未飽和濕空氣(unsa如當空氣未飽和空氣飽和空氣達成飽和的途徑

t不變，pv上升，pv=ps(t)Pv不變，t下降，t=ts(pv)54如當空氣未飽和空氣飽和空氣達成飽和的途徑t不變，pv上二、露點（dewpoint）

濕空氣中水蒸氣壓力pv所對應的飽和溫度，td=ts(pv)。例A422144255二、露點（dewpoint）例A42214421512-3相對濕度和含濕量一、絕對濕度(absolutehumidity)

每立方米濕空氣中水蒸氣的質量kg/m33）ρv數(shù)值不能直接反映濕空氣吸濕能力的大小，如pv=0.6566kPa，1℃時pv=ps，無吸濕能力10℃時pv<ps有吸濕能力。1）理想氣體2）5612-3相對濕度和含濕量一、絕對濕度(absolute

二、相對濕度（飽和度）（humidity）

—濕空氣中水蒸氣含量與同溫度下最大可能含量之比。=0干空氣0<<1未飽和空氣=1飽和空氣吸濕能力下降注：當t>ts（p），如在1atm時，t>100℃時，由于水蒸汽的最大壓力（飽和壓力）ps>p，故1.2.此時57二、相對濕度（飽和度）（humidity）=0三、含濕量d(humidity;humidityratio)

——1kg干空氣中所含水蒸氣的質量a）當p一定時，kg水蒸氣/kg干空氣b)

一定，升溫吸濕原理討論：例A922133例A42224458三、含濕量d(humidity;humidityrat四、干球溫度

t(dry-bulbtemperature)，濕球溫度tw(wet-bulbtemperature)和絕熱飽和溫度tad(adiabatic-saturationtemperature)

1.干、濕球溫度計(wet-and-dry-bulbthermometer;psychrometer)原理59四、干球溫度t(dry-bulbtemperature原理有效汽膜層內——飽和飽和溫度飽和溫度60原理有效汽膜層內——飽和飽和溫度飽和溫度2061212.絕熱飽和溫度(adiabatic-saturationtemperature)622.絕熱飽和溫度(adiabatic-saturation12-4濕空氣的焓-濕圖(psychrometricchart)一、濕空氣的焓東南大學清華大學北京林業(yè)大學哈爾濱工業(yè)大學kJ/kg干空氣例A4221776312-4濕空氣的焓-濕圖(psychrometricc濕空氣的焓也可由浜田棠-吉田崇式計算pb=101.325kPa、t50℃。在t不超過55℃時，誤差不大于1%。適用范圍：若pb≠101.325kPa，需按下式修正：64濕空氣的焓也可由浜田棠-吉田崇式計算pb=101.325k

按1kg干空氣加dkg水蒸氣的理想氣體混合物計算

注：濕空氣中水蒸氣的參數(shù)可以通過查水和水蒸氣的熱力性質表確定，也可以按理想氣體性質計算。三、h-d

圖注意：h-d圖隨pb改變而改變1.制圖依據(jù)二、濕空氣其他狀態(tài)參數(shù)65按1kg干空氣加dkg水蒸氣的理想氣體2.線群介紹

1）定d線一組平行于縱坐標的直線群。露點td是濕空氣冷卻到=100%時的溫度。因此，含濕量d相同、狀態(tài)不同的濕空氣具有相同的露點。

2）定h線3）定t線由h=1.005t+(2501+1.86t)d，當濕空氣的干球溫度t=定值時，h和d間成直線變化關系。t不同時斜率不同。因此等t線是一組互不平行的直線，t愈高，等t線斜率愈大。662.線群介紹一組平行于縱坐標的直線群。2）定h4）定tw線絕熱增濕過程近似為等h過程，濕空氣的濕球溫tw(近似等于絕熱飽和溫度tw')是沿等h線冷卻到φ=100%時的溫度。因此，焓值相同狀態(tài)不同的濕空氣具有相同的濕球溫度。5）定φ線▲等φ線是一組上凸形的曲線。所以總壓力p一定時，φ=f(d,t)。

▲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p。因此當濕空氣溫度等于或高于100℃時φ定義為φ=pv/p。此時等φ線就是等d線，所以各等φ線與t=100℃的等溫線相交后，向上折與等d線重合。674）定tw線絕熱增濕過程近似為等h過程，濕空

6）定v線▲φ=