工程熱力學-混合氣體及濕空氣

工程熱力學

EngineeringThermodynamics北京航空航天大學第八章混合氣體及濕空氣§8.1混合氣體的性質(zhì)§8.2濕空氣性質(zhì)§8.3濕空氣焓濕圖§8.4濕空氣的基本熱力過程§8.1混合氣體的性質(zhì)道爾頓分壓定律阿密蓋特分容積定律混合氣體的成分表示方法及換算折合分子量與氣體常數(shù)混合氣體比熱容混合氣體熱力學能、焓、熵1)道爾頓分壓定律道爾頓分壓定律：混合氣體的總壓力p，等于各組成氣體分壓力pi之和。p，T，Vp1，T，Vp2，T，V=+壓力是分子對管壁的作用力分壓定律的物理意義

混合氣體對管壁的作用力是組元氣體單獨存在時的作用力之和理想氣體模型1.分子之間沒有作用力2.分子本身不占容積分壓力狀態(tài)是第i種組元氣體的實際存在狀態(tài)各成分之間的換算容積成分ri摩爾成分xi質(zhì)量成分gi折合分子量混合氣體不能用一個化學分子式表示，沒有真正的分子量折合分子量平均分子量為了簡化混合氣體的計算，引入了折合分子量和氣體常數(shù)折合氣體常數(shù)4)混合氣體的參數(shù)計算質(zhì)量，摩爾數(shù)，壓力，容積，內(nèi)能，焓，定壓比熱容，定容比熱容，熵總參數(shù)加和性總參數(shù)是各組元在分壓力狀態(tài)下的分參數(shù)之和（除總?cè)莘e）混合物總參數(shù)的計算質(zhì)量守恒摩爾數(shù)守恒

分壓定律混合物比參數(shù)的計算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]熵舉例O2N2絕熱剛性容器中，p1,O2=0.5MPa,nO2=0.6kmol的氧氣與p1,N2=0.8MPa,nN2=0.4kmol氮氣實現(xiàn)等溫混合，試求混合氣體的壓力和混合熵增或熵產(chǎn)。解：舉例O2N2絕熱剛性容器中，p1,O2=0.5MPa,nO2=0.6kmol的氧氣與p1,N2=0.8MPa,nN2=0.4kmol氮氣實現(xiàn)等溫混合，試求混合氣體的壓力和混合熵增或熵產(chǎn)。解：舉例解答O2N2混合熵增O2N2混合熵增O2N2混合熵增O2N2舉例若兩種氣體皆為氧氣，混合氣體的壓力和混合熵增又為多少。熵是狀態(tài)參數(shù)，具有可加性

不同參數(shù)的混合熵(1)P24,(2)Sg,L5-16題題目：

某一剛性絕熱容器，有一隔板將容器分為容積相等的兩部分。每一部分容積均為0.1m3。容器一邊是溫度為40℃、壓力為0.4MPa的空氣，另一邊是溫度為20℃、壓力為0.2MPa的空氣，當抽出隔板后，兩部分空氣均勻混合而達到熱力平衡。求混合過程引起的空氣熵的變化。解答1：答案錯誤！！同種氣體沒有分壓力。需提醒助教。參考題：

剛性絕熱容器由隔板分為兩部分，各儲1mol空氣，初態(tài)參數(shù)如圖。再將隔板抽去，求混合后的參數(shù)及混合引起的有效能損失I。設大氣環(huán)境溫度T0=300K。第八章混合氣體及濕空氣§8.1混合氣體的性質(zhì)§8.2濕空氣性質(zhì)§8.3濕空氣焓濕圖§8.4濕空氣的基本熱力過程tv

>ts(pv)pvTstvts(pv)ps(tv)

pv<ps(tv)

tv—>飽和壓力ps(tv)

pv—>飽和溫度ts(pv)水蒸汽處于過熱狀態(tài)，即tv>ts(pv)pvTs140C,0.1MPats(pv)ps(tv)

pv<ps(tv)

水蒸汽處于過熱狀態(tài)，tvps(tv)=ps(140C)=0.3612MPa0.1MPa<0.3612MPats(pv)=ts(0.1MPa)=140>100100℃tv>ts(pv)24C,872.5Papv<ps(tv)

水蒸汽處于過熱狀態(tài)，ps(tv)=ps(24C)=2984.6Pa872.5Pa<2984.6MPats(pv)=ts

(872.5Pa)=24>55℃pvTsts(pv)ps(tv)

tv濕空氣＝（干空氣＋水蒸氣）空調(diào)、通風、烘干、冷卻塔、儲存濕空氣的性質(zhì)

濕空氣與一般理想混合氣體的最大區(qū)別是水蒸氣的成分可能變化。分壓低理想混合氣體1濕空氣與濕蒸汽濕空氣＝（干空氣＋水蒸氣）濕蒸汽＝（液態(tài)水＋水蒸氣）單一物質(zhì)，不同相態(tài)多種氣體混合分壓低理想混合氣體

濕空氣與干空氣有所不同，濕空氣中水蒸氣的含量及相態(tài)都可能發(fā)生變化。如雨、雪、霜、雹、霧、露等自然現(xiàn)象①濕空氣的水蒸汽在適當條件下將發(fā)生相變；濕空氣的特殊性質(zhì)②濕空氣的水蒸汽通常處于過熱狀態(tài)，即tv

>ts

(pv)

pv

<ps(tv)pvTstvts(pv)ps(tv)

2飽和空氣和未飽和空氣飽和蒸汽1、未飽和濕空氣過熱蒸汽水蒸氣干空氣＋過熱水蒸氣pv<ps(T)加入水蒸氣，pvpvTsps飽和空氣和未飽和空氣2、飽和濕空氣干空氣＋飽和水蒸氣pv＝ps(T)

溫度一定，不能再加入水蒸氣Tsps從未飽和到飽和的途徑未飽和狀態(tài)pv<ps(T)

飽和狀態(tài)pv＝ps(T)

pv

ps(T)

1.定溫加濕：a—b，pv2.絕熱加濕：a—c，pvps(T)定h

3.定壓降溫：a—d，ps(T)4.定容降溫：a—e，pv

ps(T)Tspvpsabdce改變分壓力(質(zhì)量)或溫度

3露點溫度

Td=Ts(pv),該分壓力下的飽和溫度Td露點溫度水蒸氣定壓降溫直至飽和狀態(tài)，如再降溫將會有水蒸氣變?yōu)槟Y(jié)水析出，因此該飽和狀態(tài)的溫度稱為露點溫度。用Td表示。

Tsd

Td=Ts(pv)結(jié)露與露點濕潤的夏天水管上常出現(xiàn)水珠?

冷水管t=20oCpv=0.04bar大氣溫度t=30oCtd=28.98oCP270Tsdt=20t=28.98t=30t=0pv4濕空氣的濕度需要用一個參數(shù)描述濕空氣中所含水蒸氣的量1、絕對濕度，ρv2、相對濕度，φ3、含濕量（又叫比濕度），d4、飽和度，D濕空氣中水蒸氣的量會發(fā)生變化濕度(2)相對濕度＝1飽和濕空氣在一定的溫度下：相對濕度：絕對濕度與同溫度下飽和絕對濕度的比值。＝0干空氣0<<1未飽和濕空氣表明濕空氣與同溫下飽和濕空氣的偏離程度越干燥，吸水能力強越濕潤，吸水能力低pvpsTsab(3)含濕量（比濕度,質(zhì)量比）但濕空氣中干空氣的量不變，以此為計算基準較為方便含濕量比濕度g水蒸氣/kg干空氣濕空氣的熱力過程存在相變時，體積和質(zhì)量等參數(shù)均隨溫度和濕度的變化而變化，不方便計算。g水蒸氣/kg干空氣(6)濕空氣的焓、熵、容積以單位質(zhì)量干空氣為基準，理想混合氣體kJ/kg干空氣工程上，取0oC時干空氣的焓水蒸氣的焓溫度t下飽和水的焓hv=0干空氣的焓ha=0(7)濕空氣的熵kJ/kg干空氣.K1.干球溫度t

和濕球溫度tw

干球溫度t

：空氣的溫度

濕球溫度tw：不飽和空氣的濕球溫度tw，

低于干球溫度t。

干球溫度計是一般的溫度計，濕球溫度計頭部被尾端浸入水中的吸液芯包裹。

當空氣流過時，大量的不飽和空氣流過濕布時，濕布表面的水分就要蒸發(fā)，并擴散到空氣中去；

同時空氣的熱量也傳遞到濕布表面，達到穩(wěn)定后，水銀溫度計所指示的溫度即為空氣的濕球溫度。濕球溫度干球溫度,濕球溫度與露點溫度t=tw=tdTstwtdtt>tw>td絕熱飽和溫度11.定溫加濕：干球溫度t2.絕熱加濕：濕球溫度tw3.定壓降溫：露點溫度tdTspvpsttdtw第八章混合氣體及濕空氣§8.1混合氣體的性質(zhì)§8.2濕空氣性質(zhì)§8.3濕空氣焓濕圖§8.4濕空氣的基本熱力過程§8.3濕空氣焓濕圖濕空氣與干空氣不同，有三個獨立的狀態(tài)參數(shù)為了分析方便，經(jīng)常用到焓濕圖表示濕空氣的狀態(tài)，確定其狀態(tài)參數(shù)，表示出濕空氣的狀態(tài)變化過程焓濕圖焓濕圖的結(jié)構dh是一組向上凸的線

h等相對濕度線t4、

線飽和線

上部未飽和線

下部無意義

干空氣d=0

焓濕圖的結(jié)構dhht5、

線d水蒸氣分壓力線與定含濕量線相同焓濕圖的結(jié)構dhht7、濕球溫度tw絕熱飽和溫度tdtwtP153例題8-4水蒸氣密度！

思考題

例題8-5第八章混合氣體及濕空氣§8.1混合氣體的性質(zhì)§8.2濕空氣性質(zhì)§8.3濕空氣焓濕圖§8.4濕空氣的基本熱力過程§8.4濕空氣的基本熱力過程濕空氣處理過程的目的：使?jié)窨諝膺_到一定的溫度和濕度加熱過程冷卻過程絕熱加濕過程定溫加濕過程濕空氣的混合濕空氣的蒸發(fā)冷卻過程冷卻塔中的熱濕交換過程加熱過程等含濕量過程：溫度升高，含濕量不變實例：空冷器、冷凝器各參數(shù)變化：tφhd冷卻過程實例：蒸發(fā)器、冷干機濕空氣溫度降低t>tdt<td等d冷卻析濕冷卻tφhdtφhdtd絕熱加濕過程實例：噴霧加濕、超聲波加濕向空氣中噴水，汽化潛熱來自空氣本身，t，但汽化后的水蒸氣又回到空氣中去，空氣焓值：tφhdtw定溫加濕過程實例：干蒸汽加濕器對濕空氣噴入少量水蒸氣，溫度雖略有升高，但可近似認為不變，因此稱為定溫加濕過程。tφhd注意：如對濕空氣噴入大量水蒸氣，致使?jié)窨諝膺_到飽和，甚至部分水蒸氣凝結(jié)，放出汽化潛熱被濕空氣吸收，此時濕空氣溫度將會有較大的升高，不能看作定溫過程。韓愈是唐代散文巨匠，同時也是對宋代作家極有影響的詩人。人們對他的“以文為詩”（把詩歌寫得散文化）談得比較多，卻很少注意他那更為突出的“以詩為文”的特點。所謂“以詩為文”，是指用具有詩的情調(diào)、韻味等特色來寫散文，即是說把散文給詩化了（但這并不等于從西方引進的新文體“散文詩”）。我們說把散文詩化，或者說把散文寫得很帶詩意，并不限于寫自然景物、抒情小品或?qū)θ宋镞M行典型塑造和對事態(tài)進行藝術描繪；而是也可以用詩的情調(diào)、韻味來寫說理文或評論文。韓愈的散文特點之一就在這里。據(jù)說伯樂姓孫名陽，是春秋時代秦國人，會給馬看相，善于識別什么是千里馬。這原是《戰(zhàn)國策·楚策》中一個名叫汗明的人對春申君黃歇講的一個故事里的人物。這故事可能是古代傳說，也可能就是汗明用藝術虛構手法創(chuàng)造出來的寓言。伯樂的典故曾幾次被韓愈引用（見他所作的《為人求薦書》及《送溫處士赴河陽序》），可見由于韓愈本人命運的坎坷，對伯樂能識別千里馬的故事是很有感情的。但平心而論，還是他的這篇《馬說》寫得最好，讀者也最愛讀，因為這篇文章寫得太像一首詩了。詩的主要特點之一就是訴諸形象思維，它的創(chuàng)作手法也常以比興為主。當然，一首好詩總要比散文寫得更加含蓄曲折，余味無窮。而從常識論，一篇說理散文，基本上總是以邏輯思維為主的，韓愈的《馬說》肯定是一篇說理文，但它似寓言而實非寓言，用比喻說理卻并未把所持的論點正面說穿，更沒有把個人意見強加給讀者。全篇幾乎始終通過形象思維來描述千里馬的遭遇，只擺出活生生的事實卻省卻了講大道理的筆墨，這已經(jīng)可以說是詩的寫法了。更巧妙地是作者利用了古漢語中不可缺少的虛詞（語助詞、感嘆詞和連接詞），體現(xiàn)出抒情詩應有的一唱三嘆的滋味和意境，盡管我們讀起來是一篇散文，但仔細品評，卻儼然是一首發(fā)揮得淋漓盡致的抒情詩。這種“以詩為文”的本領，始自西漢的司馬遷（誰也不曾承認過司馬遷是詩人），到了韓愈、柳宗元，乃得到進一步的發(fā)展；至宋代的歐陽修、蘇軾（尤其是歐陽修）而達到一個新的高度。這是我們研究中國文學史和學習古典散文應該注意的新課題。文章的第一句是大前提：“世有伯樂然后有千里馬?！笨蛇@個命題本身就不合邏輯。因為存在決定意識，伯樂善相馬的知識和經(jīng)驗，必須從社會上（或說自然界）存在著大量的千里馬身上取得，然后逐漸總結(jié)出來的。所以過去有人就認為韓愈這句話是本末倒置，是唯心主義的。我們并不否認，從唯物主義原則來看，他這句話是錯誤的。但把它作為詩的語言，它卻是發(fā)人深省的警句，是感慨萬千的名言。因為世上有伯樂這種知識和本領的人實在太少了。于是作者緊接著在下文從正面點明主旨，一瀉無余地把千里馬的無限委屈傾訴出來。正由于“伯樂不常有”，不少的千里馬不僅找不到一個一般水平的牧馬人，而是“祇辱于奴隸人之手”，受盡了無知小人的腌氣。更令人悲憤的是這些寶馬竟然成雙作對地一群群死于槽櫪之間，其遭遇之不幸、結(jié)局之慘痛真非筆墨所能形容。當然，結(jié)果更是死不瞑目，誰也不把這些有價值的神駿稱為千里馬，它們的死也自然是毫無所謂的了?！安灰郧Ю锓Q也”這句話，包含著這樣的意思：連同情它們的人都沒有，更談不上對它們的死表示遺憾、惋惜和悔恨痛心了。從文章表面看，作者說得已相當透徹；而實際上這里面不知有多少辛酸痛楚還沒有盡情吐露，看似奔放而其內(nèi)涵則甚為豐富，其實倒是含蓄不盡的（說他寫得婉約，或許讀者不能接受，可作者確實沒有把話說盡）。這真是抒情詩的寫法了。作者著力刻畫“食（飼）馬者”與千里馬之間的矛盾，兩相對照，既寫出千里馬的抑郁不平，也寫出不識真才者的愚昧專橫。千里馬在無人給它創(chuàng)造有利的客觀條件時，英雄無用武之地；或雖欲一展所長而有力無處使，甚至到了無力可使的程度。這樣，它連一匹普通馬也比不上，又怎么能實現(xiàn)它日行千里的特異功能呢？因此它的待遇自然也就比不上一匹“常馬”，而它的受辱和屈死也就更不足為奇，不會引起人們的注意了。不僅如此像這樣連“常馬”都比不上的千里馬，由于不能恪盡職守，還會受到極度的責難和懲罰，往往被無辜地痛打一頓（“策之不以其道”，打得它不合理），當然在待遇上也就更加糟糕了（“食之不能盡其材”）。表面看“食馬者”不是伯樂，不懂馬語；骨子里卻蘊涵著懷才不遇的人面對那些愚昧專橫的統(tǒng)治者就是申訴也無用這一層意思。文章寫到這里，作者似乎還覺得不夠解渴，于是又接著用“鳴之而不能通其意”的意思，從“人”的方面再做深入一層的刻畫。這不僅使文章更生動深刻，也表現(xiàn)出作者的感情更為憤激了。作者并沒有立即譴責這種不識馬的“人”有眼無珠，反而讓他面對著這匹千里馬不懂裝懂，發(fā)出了仿佛悲天憫人般的慨嘆：“天下無馬!”意思說，這樣的“人”在主觀動機方面還是自以為不錯的，他并非不想選拔人才，并非沒有求賢用賢之心，無奈賢人賢才太“少”了，既無處可尋覓，也無地可安插：“天下哪里有真正的人才啊!”明明是“人”的主觀上出了毛病，卻把這種局面的形成推給客觀條件的不如意、不理想。眼前就是一匹被作踐得不成樣子的千里馬，卻對它發(fā)出了“天下無馬”的慨嘆，認為這不過是一匹連“常馬”也不如的駑駘之輩。這不僅是絕妙的諷刺，而且也是極其嚴峻猛厲的誅心之論。文章寫至此已經(jīng)水到渠成，作者這才站出來點題，用“嗚呼”以下三句作結(jié)，把“無馬”和“不知馬”這一對矛盾（“無馬”是先天的自然缺陷，“不知馬”則是后天人為的犯罪）尖銳地擺出來形成一個高潮，極盡沉郁頓挫之致。典故：傳說中，天上管理馬匹的神仙叫伯樂。在人間，人們把精于鑒別馬匹優(yōu)劣的人，也稱為伯樂。第一個被稱作伯樂的人本名孫陽，他是春秋時代的人。由于他對馬的研究非常出色，人們便忘記了他本來的名字，干脆稱他為伯樂，延續(xù)到現(xiàn)在。一次，伯樂受楚王的委托，購買能日行千里的駿馬。伯樂向楚王說明，千里馬少有，找起來不容易，需要到各地巡訪，請楚王不必著急，他盡力將事情辦好。伯樂跑了好幾個國家，連素以盛產(chǎn)名馬的燕趙一帶，都仔細尋訪，辛苦倍至，還是沒發(fā)現(xiàn)中意的良馬。一天，伯樂從齊國返回，在路上，看到一匹馬拉著鹽車，很吃力地在陡坡上行進。馬累得呼呼喘氣，每邁一步都十分艱難。伯樂對馬向來親近，不由走到跟前。馬見伯樂走近，突然昂起頭來瞪大眼睛，大聲嘶鳴，好像要對伯樂傾訴什么。伯樂立即從聲音中判斷出，這是一匹難得的駿馬。伯樂對駕車的人說：“這匹馬在疆場上馳騁，任何馬都比不過它，但用來拉車，它卻不如普通的馬。你還是把它賣給我吧?！瘪{車人認為伯樂是個大傻瓜，他覺得這匹馬太普通了，拉車沒氣力，吃得太多，骨瘦如柴，毫不猶豫地同意了。伯樂牽走千里馬，直奔楚國。伯樂牽馬來到楚王宮，拍拍馬的脖頸說：“我給你找到了好主人。”千里馬像明白伯樂的意思，抬起前蹄把地面震得咯咯作響，引頸長嘶，聲音洪亮，如大鐘石磐，直上云霄。楚王聽到馬嘶聲，走出宮外。伯樂指著馬說：“大王，我把千里馬給您帶來了，請仔細觀看?！背跻灰姴畼窢康鸟R瘦得不成樣子，認為伯樂愚弄他，有點不高興，說：“我相信你會看馬，才讓你買馬，可你買的是什么馬呀，這馬連走路都很困難，能上戰(zhàn)場嗎？”伯樂說：“這確實是匹千里馬，不過拉了一段車，又喂養(yǎng)不精心，所以看起來很瘦。只要精心喂養(yǎng)，不出半個月，一定會恢復體力?！背跻宦牐悬c將信將疑，便命馬夫盡心盡力把馬喂好，果然，馬變得精壯神駿。楚王跨馬揚鞭，但覺兩耳生風，喘息的功夫，已跑出百里之外。后來千里馬為楚王馳騁沙場，立下不少功勞。楚王對伯樂更加敬重。伯樂是古代有名的相馬（鑒別馬的好壞）專家。當他年老的時候，他的兒子很想將這項專門技能繼承下來，以免失傳。于是他把伯樂寫的《相馬經(jīng)》讀得爛熟?！断囫R經(jīng)》上描寫千里馬的外形是“額頭隆起，雙眼突出，蹄子好像壘起的酒藥餅?！彼鸵勒者@一條，拿著經(jīng)文出去“相馬”了。伯樂的兒子把所見到事物的外形和《相馬經(jīng)》上描繪的圖形一一對照，結(jié)果找到了一只很大的蛤蟆。他興沖沖地跑回家報告父親，說：“總算找到好馬了，額頭和雙眼同書上說的差不多，就是蹄子的形狀和書上寫的有區(qū)別?！辈畼仿犃?，只好哭笑不得地對這個好心而不聰明的獨生子說；“你倒是找到了一匹好馬，只是它太喜歡跳，你可駕馭不了??！”正是，世有伯樂才得千里馬。如果千里馬沒能遇見“伯樂”，終究會被埋沒?！恶R說》是一篇說理文，似寓言而實非寓言，用比喻說理卻并未把所持的論點正面說穿，沒有把個人意見強加給讀者。通過形象思維來描述千里馬的遭遇，提出事實，省卻了講大道理的筆墨，作者利用了古漢語中虛詞（語助詞、感嘆詞和連接詞），體現(xiàn)出一唱三嘆的滋味和意境。伯樂的典故幾次被韓愈引用（見韓愈所作的《為人求薦書》及《送溫處士赴河陽序》），可見韓愈命運的坎坷?！恶R說》的第一句是大前提：“世有伯樂然后有千里馬”。這個命題不合邏輯。因為存在決定意識，