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的熱力性質

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、摩爾質量和氣體常數(shù)的定義及相互關系，掌握質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能、焓、比熱容和熵的計算方法，理解分壓力、分容積的定義及特性。3．理解濕空氣的特點以及描述濕空氣的參數(shù)和概念，了解干—濕球溫度計的特點。4．知道工程上常見的濕空氣過程的特點，能靈活應用焓—濕圖對常見的濕空氣過程過程進行分析、計算和研究。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

混合物是由化學結構不同的多種單元物質組成的集合體，其中每一種單元物質稱為一種組元。混合物是多元系。工程中，混合物有廣泛的應用。例如，鍋爐中的煙氣，燃氣輪機和內燃機的燃氣，都是由不同氣體組成的混合氣體。空節(jié)設備中的空氣調節(jié)，冷卻水塔中的水冷卻。化學工程中遇到的混合物及其過程，更多。混合物的熱力性質與其組成有關，即與其包含的各種組元的性質，以及它們在混合物中所占的數(shù)量比率(分數(shù))有關。研究這種關系是研究混合物性質的主要內容?；旌衔锏慕M成是變化無窮的，其性質也是多種多樣的，因而混合物性質的研究是熱力學的一個相當廣闊的研究領域。理想氣體混合物中的各組元氣體以及混合物整體，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量成分、摩爾成分等。一質量分數(shù)第i種組元的質量分數(shù)wi就是該組元的質量mi與混合物的總質量m之比值二摩爾分數(shù)第i種組元物質的量ni與混合物質的量n之比值，稱為該組元的摩爾分數(shù)，用xi表示

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

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

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

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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

當混合氣體中第i種組元氣體(ni摩爾)單獨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，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等于各組元氣體分壓力pi之總和。這個關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)單獨存在，并處于混合物溫度T和壓力p時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氣體分體積之和。這個關系稱為分體積定律

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7－3理想氣體混合物有關參數(shù)的計算

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，而與它單獨占有體積V，并處于溫度T和各自的分壓力pi時的狀態(tài)是一樣的理想氣體混合物中每一種組元的參數(shù)（如熱力學能及熵），可以按其作為單元物質時的參數(shù)計算混合物的熱力學能及熵，按照它們的可加性分別是各組元熱力學能及熵的總和

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7－3理想氣體混合物有關參數(shù)的計算

一熱力學能和焓的計算在一定溫度下，理想氣體混合物的熱力學能、焓和比熱容分別是各組元氣體在同一溫度下的熱力學能、焓和比熱容按成分的加權平均值。在計算比參數(shù)時，按質量分數(shù)加權平均；在計算摩爾熱力學能、摩爾焓、摩爾熱容時，按摩爾分數(shù)加權平均

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7－3理想氣體混合物有關參數(shù)的計算

二混合物熵的計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。1kg(或1mol)處于溫度T、壓力p的理想氣體混合物，可設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氣體的熵是在各自分壓力pi下計算的，不要誤為是混合物總壓力p下的計算值

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7－3理想氣體混合物有關參數(shù)的計算

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7－3理想氣體混合物有關參數(shù)的計算

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參數(shù)的計算

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7－4濕空氣及其狀態(tài)參數(shù)一濕空氣的特點

濕空氣是指干空氣與水蒸氣的混合物濕空氣的特點——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，均按理想氣體性質計算；

(2)當蒸汽凝結成液相或固相時，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。

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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)腳標“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)，不加腳標的量表示屬于整個濕空氣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

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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)，也可使空氣達到飽和空氣狀態(tài)，如圖中1-w

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

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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)4含濕量d5濕空氣的焓考慮到濕空氣中水蒸氣的質量經常變化的，而干空氣的質量是穩(wěn)定的，所以濕空氣的比焓h是相對于單位質量的干空氣而言的

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7－5干–濕球溫度計

1應用干-濕球溫度計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和露點溫度td是同一個數(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－