工程熱力學(xué)-濕空氣

1、第8章濕空氣本章基本要求理解絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量、飽與度、濕空氣密度、干球溫度、 濕球溫度、廡點(diǎn)溫度與角系數(shù)等概念得定爻式及物理意義。熟練使用濕空乞得恰濕圖。掌握濕空乞得本熱力過(guò)程得計(jì)算與分析。8. 1濕空氣性質(zhì)一、濕空乞成分及壓力濕空乞=干空乞+水蒸汽二、飽與空氣與未飽與空氣 未飽與空氣二干空氣+過(guò)熱水蒸汽 飽與空乞二干空氣+飽與水蒸汽注意：由未飽與空氣到飽與空氣得途徑:1. 等壓降溫2. 等溫加壓露點(diǎn)溫度：維持水蒸汽含量不變，冷卻使未飽與濕空乞得溫度降至水蒸汽得飽 與狀態(tài)，所對(duì)應(yīng)得溫度。三、濕空氣得分子量及氣體常數(shù)M=r.M.r.M.=28.97-10.95R= 2871-0378B

2、結(jié)論:濕空氣得氣體常數(shù)隨水蒸汽分壓力得提高而增大四、絕對(duì)濕度與相對(duì)濕度絕對(duì)濕度:每立方米濕空氣中所含水蒸汽得質(zhì)量。相對(duì)濕度;濕空氣得絕對(duì)濕度與同溫度下飽與空氣得飽與絕對(duì)濕度得比值,相對(duì)濕度反映濕空氣中水蒸氣含量接近飽與得程度。思考：在某溫度t下，0值小，表示空氣如何，吸濕能力如何;0值大，示空毛如何吸濕能力如何。相對(duì)濕度得范圍：0“力2 人二、冷卻過(guò)程02 0q = h2-h(負(fù)值)kJ /kg (a)若&/ = 0 等含濕量冷卻三、絕熱加濕過(guò)程每kg干空X吸收水蒸汽：M = “2-山 g /kg(a) 四、定溫加濕過(guò)程h 力, 0, 01 厶 q = 丁-“I O.OOMd九 kJ /kg

3、(a)五、濕空乞得混合混合后得狀態(tài)點(diǎn)：心=叫向+叫2仏叫I +叫2叫 I +.2六、濕空乞得蒸發(fā)冷卻過(guò)程叫（他_曾）=叫3九3_叫丿3川加一“幾4 =叫（2 -4）X10例仁如果室外空乞得參數(shù)為p=J 0133bar.t二30C, 0 =0、90,現(xiàn)欲經(jīng)空氣調(diào) 節(jié)設(shè)備供給g=20C,九=0、60得濕空氣，試用h-d圖分析該空氣調(diào)節(jié)過(guò)程, 并計(jì)算析出得水分及各過(guò)程中得熱量。解：利用h-d圖分析計(jì)算該題所給條件下得空調(diào)過(guò)程如圖8. 1,根據(jù)所給條 件 t=30C, 0 =0-90,在 h-d 圖上確定初態(tài) 1,并查得hl =62. 2kJ/k(a), 嚴(yán)15、 7g/kg(a) 同樣，由g=20C

4、, 02=0. 60在圖上確定終態(tài)2,并查得 他=34. 1kJ/k(a), J, =15. 7g/kg(a),由定妁線與0 =1線得交點(diǎn)4,查得 兒=26 S 4kJ/kg (a), d? = d 空調(diào)過(guò)程得分析：定濕冷卻過(guò)程:濕空乞得冷卻過(guò)程，因其組成成分不變，即含濕量不變，但相對(duì) 濕度增加，溫度下降，直降到嫁點(diǎn)。所以，就是定濕降溫過(guò)程。例如在h-d圖 上自初態(tài)1沿“1 = 5- 7g/kg （a）得定濕線進(jìn)行到與0=1線得交點(diǎn)3。此吋已成飽與空氣，再繼續(xù)冷卻，過(guò)程自狀態(tài)3沿飽與線(臨界線)進(jìn)行，直至與終態(tài) 含濕量相等得狀態(tài)4,在這個(gè)冷卻去濕階段中，將有水蒸氣凝結(jié)成水析出，并 放出熱量。1

5、-4過(guò)程得放熱量，可用熔差表示，即q二 h一h=26、4-62、2=-35、8kJ/kg (a)式中負(fù)號(hào)表示冷卻時(shí)濕空乞放出熱量。冷卻去濕過(guò)程:每公斤干空X所析出得水分等于濕空乞含濕量得減少量，即 &/ =心-/=7、1-15. 7二-8. 6g/kg(a) 式中負(fù)號(hào)表示濕空乞析出水分。加熱過(guò)程：為了達(dá)到工程所要求得濕度，常釆用降溫去;顯，但往往使溫度過(guò)低 (如4點(diǎn)f = &8G為了保證空調(diào)后得氣體溫度(本題要求20C),去濕后，常常 需要加熱升溫。就是自狀態(tài)4沿定心線進(jìn)行到終點(diǎn)2,溫度升高，含濕量不變, 相對(duì)濕度下降，這就是定濕加熱過(guò)程。加熱過(guò)程得吸熱量也可以用焙差表示, 即心0 = 2-他

6、=34、1-26. 4=7 S 7kJ/kg (a)加熱rx冷卻液冷卻析出水分例2：已知干濕球濕度計(jì)得讀數(shù)為：干球溫度t.=28C,濕球溫度十2=99,當(dāng)時(shí) 得大乞壓力為p,=1bar,用查濕空乞圖求出得含濕量、琳點(diǎn)、相對(duì)濕度與熔值。 解：查濕空乞得A-圖，當(dāng)干球溫度右二28C、濕球溫度十2=99時(shí)，濕空氣得含 濕量為H二0、0105kg/(kg/kg(a),露點(diǎn)匕二14、6C,相對(duì)溫度 二44%,濕空氣 得焙/f55(kg/kg(a) o如與計(jì)算值相比，由圖上查得得數(shù)值誤差不大，可以瞧 出濕空乞圖應(yīng)用超來(lái)簡(jiǎn)單方便，很有實(shí)用價(jià)值。例3:夏天，大氣壓力 尸1、0133bar,室外空乞右二34C,

7、 ,=80%o空調(diào)裝置向 室內(nèi)供應(yīng)t=20C, 73=50%得調(diào)節(jié)空氣，空氣供應(yīng)量/7i=50kg/mino如果空調(diào)過(guò) 程，先將空氣冷卻去泓然后再加熱至要求得狀態(tài)。試計(jì)算：每分鐘空氣需 要除去得水分；（2）每分鐘冷卻介質(zhì)應(yīng)帶走得熱量；（3）加熱器加入得熱量。 解:按給定參數(shù)與過(guò)程在hd圖上查出狀態(tài)點(diǎn)1、2、3得有關(guān)參數(shù)，根據(jù)如,查得 d二0、0274kg/ （kg 干空氣）/7.=105kJ/ （kg 干空氣） 根據(jù)如 3查得a二0、0073kg/（kg干空氣）/73二38kJ/（kg干空氣） 冷卻去濕過(guò)程達(dá)到得狀態(tài)為H二4二0、0073kg/（kg干空氣）得飽與空氣狀態(tài), 照此查得A=105

8、kg/（kg 干空氣） 9C（1）空乞中需要除去得水分為嘰 =札(4 一 ) = 50 X (0.0274 - 0.0073) =1.005 kg/ min（2）冷卻介質(zhì)帶走得熱量為012 =加0（/ -力2）-九Av 其中凝結(jié)水得焙為饑=Cp上=4.186 x 9 = 37.64kJ/kg故有2,2 =50x(105-27) -1.005 x 37.67= 386.2kJ/min（3）加熱器加入得熱量為Gb =/H(/?3-/b) = 50x(38-27)=500kg/min例4:空氣得溫度t=12C,壓力p=760mmHg,相對(duì)濕度盧25%,在進(jìn)入空調(diào)房間前, 要求處理到4二5g/kg干空

9、氣，進(jìn)入空氣處理室得空氣流量為12CW/niin。假定 空氣處理室所用得噴霧水得水溫為t=12Co若就是分別按下列三種過(guò)程進(jìn) 行：（1）等干球溫度處理；（2）等相對(duì)濕度處理；（3）絕熱加濕處理。求進(jìn)入房間得空 乞相對(duì)濕度、溫度、處理每公斤干空由加熱器傳熱得熱量。解：（1）等干球溫度處理過(guò)程向空氣中噴入水，使?jié)窨諝獾煤瑵窳吭黾?，但由于水在蒸發(fā)時(shí)要吸熱，所以空 乞得干球溫度必然要下降（因?yàn)閷⒖諝獾蔑@熱變成了汽化潛熱）O因此要維持 空乞干球溫度不變，在噴霧與加濕得同時(shí)，還必須用加熱盤管向空氣供給足夠 得熱量，以維持處理前后空乞得干球溫度不變。若噴入空乞中得水全部被空氣吸收，則根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)能量方程，由

10、盤管供給空乞得熱量應(yīng)為：0 =叫(仇-力J -叫九由質(zhì)量平衡叫=叫(2一山)根據(jù)右二12CJ=25%, Ah-d圖上查得空氣得初參數(shù)分別為: d二2、1g/kg 干空乞，力冃 8、5kJ/kg 干空 1, 1/1=0. 82mVkg 空氣處理室出口得參數(shù)為：冷5g/kg 干空氣，切2=12C, 72=57%,加 18、5kJ/kg 干空氣 流入得空乞流量為120mVmin,比容二0、82mVkgo120:=叫 + w/| =，心(1 + 0.0021)0 82“ I八146.34, /心 =146.03ke/min“ I -0021從質(zhì)量平衡得關(guān)系式求得：=146.035-2.1、1000 ,

11、= 0.423 kg/nin:加熱盤管得供熱量為:Q =146.03(25 一 18.5) 一0.423 x50.4=927.876 kJ / min(2) 等相對(duì)濕度處理過(guò)程由于要求出口含濕量4二5g/kg干空氣，所以根據(jù)7,=7；=25%及0二5g/kg干空氣,由/rd圖上查得其它各參數(shù)分別為：心,2=25、5C,h2=38、1kJ/kg 干空氣入口空氣量仍為120mVmin:僞=146 S 03kg/m i n,加 =0 - 423kg/m i n,b=50、 4kJ/kg加熱盤管得加熱量為：Q =叫(/?2-/)-叫九= 146.03(38.1-18.5)-0423x50.4= 286

12、7.5kJ/min(3) 絕熱加濕過(guò)程 絕熱加濕過(guò)程傳給空乞得熱量為零，所以空乞得恰保持不變，即h* 由于要 求o=5g/ kg/kg(a)從A-圖上查得其余各參數(shù)為： 缶2 =5C, Z=93% 過(guò)程中加熱量：0=0本章難點(diǎn)濕空氣就是一種理想混合乞體，遵循理想混合乞體得性質(zhì)，但它與一般理 想混合氣體又有重要區(qū)別，由于濕空氣中得水蒸汽分壓力達(dá)到飽與壓力時(shí)將 引超部分水蒸汽得冷凝，濕空氣中得水蒸汽得含量將隨之改變，因此要注意濕 空乞得特殊性質(zhì)：(1) 結(jié)露與錄點(diǎn)：濕空氣在定壓下降溫到與水蒸汽分壓力相對(duì)應(yīng)得飽與 溫度時(shí)，所出現(xiàn)得冷凝現(xiàn)象稱為結(jié)露，其溫度為錄點(diǎn)，即水蒸汽分壓力相對(duì)應(yīng) 得飽與溫度為晦點(diǎn)

13、溫度。(2) 飽與濕空氣與未飽與濕空氣：依據(jù)其濕空氣中水蒸汽就是否達(dá)到飽 與狀態(tài)，可劃分這兩類濕空乞。(3) 濕空氣得干球溫度與濕球溫度：濕空氣得溫度稱為干球溫度，用濕紗 布包住水銀溫度計(jì)得水銀柱球部葉，緊貼濕球表面得飽與濕空氣溫度稱為濕 球溫度。通常濕球溫度低于干球溫度，高于露點(diǎn)溫度。思考題1. 有人說(shuō)，相對(duì)溫度表示濕空氣吸收水蒸氣得能力，所以相對(duì)濕度相同時(shí)在不 同溫度下濕空乞得能力就是相同得，這種說(shuō) 法就是否正確？說(shuō)明理由。2. 濕空氣得露點(diǎn)能否等于濕球溫度？能否大于濕球溫度？3. 濕空乞與濕蒸乞有什么不同？飽與濕空乞與飽與蒸乞有什么不同？4. 為什么說(shuō)未飽與空乞中得水蒸乞處于過(guò)熱狀態(tài)？5

14、. 在高溫下濕空氣中水蒸氣分壓力P，大于大氣壓力時(shí)，相對(duì)濕度計(jì)算公式 戶“d就是否還適用？6. 用什么方法可使未飽與空乞變?yōu)轱柵c空乞？如果把2(rc時(shí)得飽與空氣在 定壓下加熱到30 C,它就是否還就是飽與空氣？7. 為什么說(shuō)熱力學(xué)濕球溫度就是濕空氣得狀態(tài)參數(shù)，而濕球溫度計(jì)測(cè)得得溫 度值不就是濕空乞得狀態(tài)參數(shù)？&冬天刮風(fēng)陰天，氣溫為零上2C,相對(duì)濕度為50%,在室外晾曬得濕衣服會(huì)出 現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？9.在冷水塔中能把熱水冷卻到比大氣溫度還低，就是否違反熱力學(xué)第二定 律？作業(yè):8-2、8-5、8-8、8-9、8-10. 8-11. 8-13熱平衡方程解決但需要指定50度熱水加熱后回水溫度就是多

15、少？這里假定回水溫度為 45度.200方空氣升溫13度需用得熱量計(jì)算；空氣比熱cp=1. 003kJ/(kg*K)(與初始溫度有關(guān), 但粗略計(jì)算定為常數(shù))，空氣得密度1、2kg/立方米(與溫度有關(guān)，但粗略計(jì)算定為常數(shù))，1 方日立方米Q 空氣=200立方*仁 2kg/立方米判、003kJ/(kg*K)*13k=3129. 36kj水得比熱=4、2kj/Ckg*K)Q 水=x 千克*4、2kj/(kg*K)*(50-45)k=21x3219、36kj=21x 解得 x=153 3kg提醒:此時(shí)空氣升溫終了時(shí)溫度最高不會(huì)趨過(guò)50度13000X1、2X1. 003XA=3562X3600A=13 6

16、6焙值得定義與計(jì)算公式 空氣中得熔值就是指空氣中含有得總熱量，通常以干空氣得單位質(zhì)i為基準(zhǔn), 稱作比熔。工程中簡(jiǎn)稱為熔，就是指一千克千空氣得焙與與它相對(duì)應(yīng)得水蒸 氣得焙得總與。在工程上，我們可以根據(jù)一定質(zhì)*得空氣在處理過(guò)程中比熔得變化，來(lái)判定 空氣就是得到熱*還就是失去了熱*?？諝獾帽缺涸黾颖硎究諝庵械玫綗崃浚豢諝獾帽热蹨p小表示空氣中失去了熱在計(jì)算氣流經(jīng)過(guò)換熱器得換熱董得時(shí)候，氣流一側(cè)得換熱*計(jì)算通過(guò)焙差計(jì) 算相當(dāng)簡(jiǎn)便:Q二 M* (H_out-H_i n)Q就是換熱量M就是丸質(zhì)量流童H為氣流比焙值。其實(shí)這不只針對(duì)氣流，對(duì)于氣液兩相得制冷劑流動(dòng)，也就是同樣得計(jì)算方 法。空氣焙值得定義及空氣焙值

17、得計(jì)第公式空氣蒔熔值就是指空氣所含有得總熱量，通常以干空氣得單位質(zhì)量為基 準(zhǔn)。 焙用符號(hào)i表示，單位就是kj/kg干空氣。濕空濕空氣焙值等于1kg干空乞得烽值與d kg水蒸乞烽值之與。氣熔值計(jì)算公式化：(1. 01+仁 84d)t+2500 d(kj/kg 干i=1. 011+(2500+1. 84t)d空氣)式中：t空氣溫度9d 空氣得含濕量g/kg干空氣1、01 干空乞得平均定壓比熱kj/（kg、K）1、84 水蒸氣得平均定壓比熱kj/（kg、K）2500 0 9時(shí)水得汽化潛熱kj/kg由上式可以瞧出：（1、01+1. 84d）七就是隨溫度變化得熱量，即“顯熱”；而2500d則就是09時(shí)d kg水得汽化潛熱，它僅隨含濕量而變化，與溫度 無(wú)關(guān)，即就是“潛熱”。上式經(jīng)常用來(lái)計(jì)算冷干