理想氣體混合物與濕空氣

理想氣體混合物與濕空氣第一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日第二部分工質(zhì)的熱力性質(zhì)

第七章理想氣體混合物與濕空氣

本章要求:1．

理解混合物的成分、摩爾質(zhì)量和氣體常數(shù)的定義及相互關(guān)系，掌握質(zhì)量成分和摩爾成分的換算方法。2．掌握理想氣體混合物的熱力學(xué)能、焓、比熱容和熵的計(jì)算方法，理解分壓力、分容積的定義及特性。3．理解濕空氣的特點(diǎn)以及描述濕空氣的參數(shù)和概念，了解干—濕球溫度計(jì)的特點(diǎn)。4．知道工程上常見的濕空氣過程的特點(diǎn)，能靈活應(yīng)用焓—濕圖對常見的濕空氣過程過程進(jìn)行分析、計(jì)算和研究。第二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

第七章理想氣體混合物與濕空氣

混合物是由化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的多種單元物質(zhì)組成的集合體，其中每一種單元物質(zhì)稱為一種組元?；旌衔锸嵌嘣怠９こ讨校旌衔镉袕V泛的應(yīng)用。例如，鍋爐中的煙氣，燃?xì)廨啓C(jī)和內(nèi)燃機(jī)的燃?xì)?，都是由不同氣體組成的混合氣體?？展?jié)設(shè)備中的空氣調(diào)節(jié)，冷卻水塔中的水冷卻。化學(xué)工程中遇到的混合物及其過程，更多?；旌衔锏臒崃π再|(zhì)與其組成有關(guān)，即與其包含的各種組元的性質(zhì)，以及它們在混合物中所占的數(shù)量比率(分?jǐn)?shù))有關(guān)。研究這種關(guān)系是研究混合物性質(zhì)的主要內(nèi)容?；旌衔锏慕M成是變化無窮的，其性質(zhì)也是多種多樣的，因而混合物性質(zhì)的研究是熱力學(xué)的一個(gè)相當(dāng)廣闊的研究領(lǐng)域。理想氣體混合物中的各組元?dú)怏w以及混合物整體，都遵循理想氣體狀態(tài)方程式，都具有理想氣體的一切特性。第三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－1混合物的成分及氣體常數(shù)混合物中各組元的份量叫做混合物的成分。常用的表示方法有質(zhì)量成分、摩爾成分等。一質(zhì)量分?jǐn)?shù)第i種組元的質(zhì)量分?jǐn)?shù)wi就是該組元的質(zhì)量mi與混合物的總質(zhì)量m之比值二摩爾分?jǐn)?shù)第i種組元物質(zhì)的量ni與混合物質(zhì)的量n之比值，稱為該組元的摩爾分?jǐn)?shù)，用xi表示

第四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－1混合物的成分及氣體常數(shù)三混合物的摩爾質(zhì)量混合物的總質(zhì)量與其物質(zhì)的量的比是混合物的摩爾質(zhì)量，用符號M表示

四混合物的氣體常數(shù)摩爾氣體常數(shù)R與混合物的摩爾質(zhì)量M的比值是混合物的氣體常數(shù)Rg

第五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－1混合物的成分及氣體常數(shù)五換算關(guān)系同一混合物的摩爾分?jǐn)?shù)與質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同，這是由各組分的摩爾質(zhì)量不同引起的

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7－2分壓定律與分容積定律一分壓力與分壓定律

當(dāng)混合氣體中第i種組元?dú)怏w(ni摩爾)單獨(dú)占有與混合物相同的容積V，并處于與混合物相同的溫度T時(shí)，所呈現(xiàn)的壓力叫做該組元的分壓力，用pi表示理想氣體混合物的總壓力p等于各組元?dú)怏w分壓力pi之總和。這個(gè)關(guān)系稱為道爾頓分壓定律

第七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－2分壓定律與分容積定律二分體積與分體積定律某一種組元(ni摩爾)單獨(dú)存在，并處于混合物溫度T和壓力p時(shí)所占有的體積稱為該組元的分體積，用Vi表示理想氣體混合物的總體積等于各組元?dú)怏w分體積之和。這個(gè)關(guān)系稱為分體積定律

第八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－3理想氣體混合物有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

理想氣體的分子自身不占有體積，分子間無相互作用力。因此可以設(shè)想，在占有體積V、處于溫度T的理想氣體混合物中，任一種組元所處的狀態(tài)不受其它組元存在的影響，而與它單獨(dú)占有體積V，并處于溫度T和各自的分壓力pi時(shí)的狀態(tài)是一樣的理想氣體混合物中每一種組元的參數(shù)（如熱力學(xué)能及熵），可以按其作為單元物質(zhì)時(shí)的參數(shù)計(jì)算混合物的熱力學(xué)能及熵，按照它們的可加性分別是各組元熱力學(xué)能及熵的總和

第九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－3理想氣體混合物有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

一熱力學(xué)能和焓的計(jì)算在一定溫度下，理想氣體混合物的熱力學(xué)能、焓和比熱容分別是各組元?dú)怏w在同一溫度下的熱力學(xué)能、焓和比熱容按成分的加權(quán)平均值。在計(jì)算比參數(shù)時(shí)，按質(zhì)量分?jǐn)?shù)加權(quán)平均；在計(jì)算摩爾熱力學(xué)能、摩爾焓、摩爾熱容時(shí)，按摩爾分?jǐn)?shù)加權(quán)平均

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7－3理想氣體混合物有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

二混合物熵的計(jì)算理想氣體熵不只是溫度的函數(shù)，還與壓力(或比體積)有關(guān)。1kg(或1mol)處于溫度T、壓力p的理想氣體混合物，可設(shè)想成為其中各組元分別處于混合物溫度T及各自的分壓力pi的狀態(tài)。由于熵具有可加性，因此混合物的熵為各組元熵之和

注意，上式等號右端各組元?dú)怏w的熵是在各自分壓力pi下計(jì)算的，不要誤為是混合物總壓力p下的計(jì)算值

第十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－3理想氣體混合物有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

第十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－3理想氣體混合物有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

第十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－3理想氣體混合物有關(guān)參數(shù)的計(jì)算

第十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－4濕空氣及其狀態(tài)參數(shù)一濕空氣的特點(diǎn)

濕空氣是指干空氣與水蒸氣的混合物濕空氣的特點(diǎn)——蒸汽在一定條件下將發(fā)生集態(tài)的變化假定：

(1)把氣相混合物看作是理想氣體混合物，即無論是其中的干空氣或水蒸氣，或混合物整體，均按理想氣體性質(zhì)計(jì)算；

(2)當(dāng)蒸汽凝結(jié)成液相或固相時(shí)，液相或固相中不包含溶解的空氣；

(3)空氣的存在，不影響蒸汽與其凝聚相之間的相平衡。

第十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－4濕空氣及其狀態(tài)參數(shù)二描述濕空氣的參數(shù)腳標(biāo)“v”表示該參數(shù)屬于水蒸氣，“a”表示屬于干空氣，“s”表示是水蒸氣的飽和參數(shù)，不加腳標(biāo)的量表示屬于整個(gè)濕空氣1

絕對濕度

在一定溫度下，濕空氣中水蒸氣的分壓力愈高，其絕對濕度愈大。

2相對濕度

相對濕度的數(shù)值在0～100%的范圍內(nèi)

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7－4濕空氣及其狀態(tài)參數(shù)二描述濕空氣的參數(shù)

3

飽和蒸汽壓ps和露點(diǎn)溫度Td

在絕熱的條件下向濕空氣加入水分并盡其蒸發(fā)，也可使空氣達(dá)到飽和空氣狀態(tài)，如圖中1-w

線所示。這樣達(dá)到的飽和狀態(tài)稱為絕熱飽和狀態(tài)，相應(yīng)的溫度稱為絕熱飽和溫度。

第十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－4濕空氣及其狀態(tài)參數(shù)二描述濕空氣的參數(shù)4含濕量d5濕空氣的焓考慮到濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量經(jīng)常變化的，而干空氣的質(zhì)量是穩(wěn)定的，所以濕空氣的比焓h是相對于單位質(zhì)量的干空氣而言的

第十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日

7－5干–濕球溫度計(jì)

1應(yīng)用干-濕球溫度計(jì)是測定空氣相對濕度或含濕量的較簡便的方法2濕空氣的濕球溫度與絕熱飽和溫度數(shù)值很接近第十九頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－6焓–濕圖

一定含濕量d，定蒸汽分壓力pv，定露點(diǎn)溫度td二定焓h、定濕球溫度tw三定干球溫度t四定相對濕度各組線簇

第二十頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－6焓–濕圖

一定含濕量線簇：定d

線是一垂直線定d

線也就是定pv線垂直線簇又是定td線簇第二十一頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－6焓–濕圖

二

定焓線簇：定h

線作為定tw線第二十二頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－6焓–濕圖

三

定溫(干球溫度)線：定溫線是一組斜率為正的斜直線。隨著溫度值的增大，斜率亦逐漸增大第二十三頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－6焓–濕圖

三

定相對濕度線：飽和空氣的干球濕度t、濕球溫度tw和露點(diǎn)溫度td是同一個(gè)數(shù)值第二十四頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－6焓–濕圖

四

焓–濕圖使用已知：t＝36℃相對濕度20﹪確定：含濕量d，蒸汽分壓力pv，露點(diǎn)溫度td焓h、濕球溫度tw第二十五頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－7濕空氣過程

焓變化量與含濕量變化量的比值稱為熱濕變化比，用e

表示一加熱或冷卻過程

q=h1-h2第二十六頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－7濕空氣過程

焓變化量與含濕量變化量的比值稱為熱濕變化比，用e

表示二絕熱加濕又稱為蒸發(fā)冷卻過程

第二十七頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－7濕空氣過程

焓變化量與含濕量變化量的比值稱為熱濕變化比，用e

表示加熱加濕過程過程中加入或放出的熱量等于濕空氣的焓變化量，加入的水分等于其含濕量的增量第二十八頁，共三十二頁，編輯于2023年，星期日7－