沈維道-工程熱力學(xué)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(zhì)量和分子數(shù)與組分氣體質(zhì)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(zhì)量，折合摩爾質(zhì)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(dú)對(duì)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?jiǎn)为?dú)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?jǐn)?shù)(volumefractionofamixture)3.摩爾分?jǐn)?shù)(molefractionofamixture)1.質(zhì)量分?jǐn)?shù)(massfractionofamixture)4三、混合氣體成分2.體積分?jǐn)?shù)(volumefractio4.各成分之間的關(guān)系54.各成分之間的關(guān)系56.利用混合物成分求M混和Rg混1)已知質(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量分?jǐn)?shù)5.分壓2)已知摩爾分?jǐn)?shù)例A711143例A41114372)已知摩爾分?jǐn)?shù)例A711143例A4111437四、理想氣體混合物的比熱容、熱力學(xué)能、焓和熵1.比熱容2.熱力學(xué)能3.焓4.熵1kg8四、理想氣體混合物的比熱容、熱力學(xué)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(wú)化學(xué)反應(yīng))過(guò)程熵變101kg定比熱容1mol定比熱容五、混合氣體(無(wú)化學(xué)反應(yīng))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(shí)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(jì)算，將干空氣標(biāo)準(zhǔn)化（不考慮微量的其它氣體）。成分相對(duì)分子質(zhì)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(guò)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(dāng)空氣未飽和空氣飽和空氣達(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)14如當(dāng)空氣未飽和空氣飽和空氣達(dá)成飽和的途徑t不變，pv上二、露點(diǎn)（dewpoint）

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

每立方米濕空氣中水蒸氣的質(zhì)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(shí)pv=ps，無(wú)吸濕能力10℃時(shí)pv<ps有吸濕能力。1）理想氣體2）1612-3相對(duì)濕度和含濕量一、絕對(duì)濕度(absolute

二、相對(duì)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(dāng)t>ts（p），如在1atm時(shí)，t>100℃時(shí)，由于水蒸汽的最大壓力（飽和壓力）ps>p，故1.2.此時(shí)17二、相對(duì)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(zhì)量a）當(dāng)p一定時(shí)，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(jì)(wet-and-dry-bulbthermometer;psychrometer)原理19四、干球溫度t(dry-bulbtemperature原理有效汽膜層內(nèi)——飽和飽和溫度飽和溫度20原理有效汽膜層內(nèi)——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(xué)清華大學(xué)北京林業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)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(jì)算pb=101.325kPa、t50℃。在t不超過(guò)55℃時(shí)，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(jì)算pb=101.325k

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。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(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)。

2）定h線3）定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，等t線斜率愈大。262.線群介紹一組平行于縱坐標(biāo)的直線群。2）定h4）定tw線絕熱增濕過(guò)程近似為等h過(guò)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(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。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(shí)，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(guò)p。因此當(dāng)濕空氣溫度等于或高于100℃時(shí)φ定義為φ=pv/p。此時(shí)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(guò)程近似為等h過(guò)程，濕空

6）定v線▲φ=0，即干空氣狀態(tài)，這時(shí)d=0，所以它和縱坐標(biāo)線重合。7）pv=f(d)線當(dāng)d<<0.622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(huà)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(shí)d=0例1已知濕空氣參數(shù)3.h-d圖應(yīng)用求其他參數(shù)解：由溫度及相對(duì)濕度在h-d圖上確定點(diǎn)1的位置，由此讀出由h1與交點(diǎn)讀出由點(diǎn)1作垂線，與交點(diǎn)讀出與pv線交點(diǎn)讀出29例1已知濕空氣參數(shù)3.h-d圖應(yīng)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(shí)干球溫度等于濕球溫度確定點(diǎn)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(guò)程濕空氣熱力過(guò)程求解的共同步驟：

1.畫(huà)出流程草圖；2.在h-d圖上畫(huà)出過(guò)程；3.寫(xiě)出水及干空氣的質(zhì)量守恒方程；4.寫(xiě)出能量方程；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。3112-5濕空氣的熱力過(guò)程濕空氣熱力過(guò)程求解的共同步驟：一、冷卻、冷卻去濕(dehumidification)及加熱對(duì)于冷卻盤管：32一、冷卻、冷卻去濕(dehumidification)及加熱對(duì)于加熱段：即33對(duì)于加熱段：即33二、蒸發(fā)冷卻（絕熱加濕）水蒸氣質(zhì)量守衡：能量守衡：即34二、蒸發(fā)冷卻（絕熱加濕）水蒸氣質(zhì)量守衡：能量守衡：即34三、加熱增濕水蒸氣質(zhì)量守衡：濕空氣能量守衡：35三、加熱增濕水蒸氣質(zhì)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(shí)就是財(cái)富豐富你的人生謝謝你的閱讀知識(shí)就是財(cái)富沈維道-工程熱力學(xué)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(zhì)量和分子數(shù)與組分氣體質(zhì)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(zhì)量，折合摩爾質(zhì)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(dú)對(duì)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?jiǎn)为?dú)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?jǐn)?shù)(volumefractionofamixture)3.摩爾分?jǐn)?shù)(molefractionofamixture)1.質(zhì)量分?jǐn)?shù)(massfractionofamixture)44三、混合氣體成分2.體積分?jǐn)?shù)(volumefractio4.各成分之間的關(guān)系454.各成分之間的關(guān)系56.利用混合物成分求M混和Rg混1)已知質(zhì)量分?jǐn)?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(zhì)量分?jǐn)?shù)5.分壓2)已知摩爾分?jǐn)?shù)例A711143例A411143472)已知摩爾分?jǐn)?shù)例A711143例A4111437四、理想氣體混合物的比熱容、熱力學(xué)能、焓和熵1.比熱容2.熱力學(xué)能3.焓4.熵1kg48四、理想氣體混合物的比熱容、熱力學(xué)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(wú)化學(xué)反應(yīng))過(guò)程熵變501kg定比熱容1mol定比熱容五、混合氣體(無(wú)化學(xué)反應(yīng))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(shí)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(jì)算，將干空氣標(biāo)準(zhǔn)化（不考慮微量的其它氣體）。成分相對(duì)分子質(zhì)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(guò)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(dāng)空氣未飽和空氣飽和空氣達(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)54如當(dāng)空氣未飽和空氣飽和空氣達(dá)成飽和的途徑t不變，pv上二、露點(diǎn)（dewpoint）

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

每立方米濕空氣中水蒸氣的質(zhì)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(shí)pv=ps，無(wú)吸濕能力10℃時(shí)pv<ps有吸濕能力。1）理想氣體2）5612-3相對(duì)濕度和含濕量一、絕對(duì)濕度(absolute

二、相對(duì)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(dāng)t>ts（p），如在1atm時(shí)，t>100℃時(shí)，由于水蒸汽的最大壓力（飽和壓力）ps>p，故1.2.此時(shí)57二、相對(duì)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(zhì)量a）當(dāng)p一定時(shí)，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(jì)(wet-and-dry-bulbthermometer;psychrometer)原理59四、干球溫度t(dry-bulbtemperature原理有效汽膜層內(nèi)——飽和飽和溫度飽和溫度60原理有效汽膜層內(nèi)——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(xué)清華大學(xué)北京林業(yè)大學(xué)哈爾濱工業(yè)大學(xué)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(jì)算pb=101.325kPa、t50℃。在t不超過(guò)55℃時(shí)，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(jì)算pb=101.325k

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。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(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)。

2）定h線3）定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，等t線斜率愈大。662.線群介紹一組平行于縱坐標(biāo)的直線群。2）定h4）定tw線絕熱增濕過(guò)程近似為等h過(guò)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(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。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(shí)，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(guò)p。因此當(dāng)濕空氣溫度等于或高于100℃時(shí)φ定義為φ=pv/p。此時(shí)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(guò)程近似為等h過(guò)程，濕空

6）定v線▲φ=