濕空氣冷卻計算示例

濕空氣冷卻計算示例濕空氣冷卻計算示例●濕空氣冷卻濕空氣冷卻時，存在兩種情況：一種是冷卻后溫度高于濕空氣的露點溫度，此時濕空氣冷卻前后濕空氣質(zhì)量不變，濕空氣中水蒸氣分壓力不變，濕空氣中濕含量不變，濕空氣的相對濕度變大。另一種是冷卻后溫度低于濕空氣的露點溫度，此時濕空氣冷卻過程中會水蒸氣凝結(jié)成液滴析出，冷卻前后濕空氣中干空氣質(zhì)量不變，水蒸氣質(zhì)量減少，濕空氣中水蒸氣分壓力降低，濕空氣中濕含量降低，濕空氣的相對濕度變大且達到100%?！窭鋮s后溫度高于露點溫度時設(shè)濕空氣質(zhì)量為maw，由溫度t1冷卻到t2，則冷卻過程放熱量為：Qc=mawCpaw-aw(t1-t2)式中，Qc為冷卻過程中放熱量，J；maw為濕空氣質(zhì)量，kg；Cpaw-aw為基于濕空氣質(zhì)量的濕空氣定壓比熱容，J/(K.kg(濕空氣))；t1為冷卻前濕空氣的溫度，℃；t2為冷卻后濕空氣的溫度，℃。計算示例：濕空氣質(zhì)量3kg，溫度35℃，相對濕度60%，當(dāng)冷卻到30℃時，確定放熱量和冷卻后相對濕度。35℃時，相應(yīng)的純水飽和蒸氣壓為5624Pa，則濕空氣中水蒸氣的分壓力為：pw=0.6×5624=3374Pa由pw，可得濕空氣的露點溫度為26℃（濕空氣冷卻后溫度高于其露點溫度）。設(shè)濕空氣總壓力（即大氣壓力）為101325Pa，則濕空氣的濕含量為：daw=0.622pw/(paw-pw)=0.622×3374/(101325-3374)=0.0214g(水蒸氣)/g(干空氣)35℃時干空氣的定壓比熱容Cpa=1005J/(K.kg),水蒸氣的定壓比熱容Cpw=1925J/(K.kg)，基于濕空氣質(zhì)量的濕空氣定壓比熱容為：Cpaw-aw=Cpa/(1+daw)+dawCpw/(1+daw)=1005/(1+0.0214)+0.0214×1925/(1+0.0214)=1024J/(K.kg(濕空氣))濕空氣冷卻過程放熱量為：Qc=mawCpaw-aw(t1-t2)=3×1024×(35-30)=15360J30℃時純水的飽和蒸氣壓為4246Pa，冷卻過程中水蒸氣分壓力不變，則冷卻后濕空氣相對濕度為：φ=pw/ps=3374/4246=79%說明：計算濕空氣冷卻或加熱過程中放出或吸收的熱量時，當(dāng)冷卻或加熱前后溫度變化不大時，可近似采用初始溫度時濕空氣的定壓比熱容；當(dāng)溫度變化較大時，宜采用冷卻或加熱前后平均溫度下濕空氣的定壓比熱容?！窭鋮s后溫度低于露點溫度時設(shè)濕空氣質(zhì)量為maw，由溫度t1冷卻到t2，則冷卻過程放熱量為：Qc=maCpa12(t1-t2)+mwCpw1d(t1-td)+mwd2Cpwd2(td-t2)+marw(daw1-daw2)式中，Qc為冷卻過程中放熱量，J；ma為濕空氣中干空氣的質(zhì)量，kg；Cpa12為冷卻前后干空氣的平均定壓比熱容，J/(K.kg)；t1為冷卻前濕空氣的溫度，℃；t2為冷卻后濕空氣的溫度，℃；mw為冷卻前濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量，kg；Cpw1d為冷卻至露點溫度過程中水蒸氣的平均定壓比熱容，J/(K.kg)；td為濕空氣的露點溫度，℃;mwd2為濕空氣露點溫度與冷卻后溫度之間濕空氣中的水蒸氣質(zhì)量，kg；Cpwd2為濕空氣露點溫度與冷卻后溫度之間濕空氣中的水蒸氣的平均定壓比熱容，J/(K.kg)；daw1為冷卻前濕空氣的含濕量，kg(水蒸氣)/kg(干空氣)；daw2為冷卻后濕空氣的含濕量，kg(水蒸氣)/kg(干空氣)；rw為水蒸氣的凝結(jié)潛熱，J/kg。在0℃～100℃范圍內(nèi)，rw可用下式估算：rw=1000×(2494-2.33t)式中，t的單位為℃。計算示例：濕空氣質(zhì)量3kg，溫度35℃，相對濕度60%，當(dāng)冷卻到20℃時，確定放熱量和冷卻前后析出的冷凝水質(zhì)量。35℃時，相應(yīng)的純水飽和蒸氣壓為5624Pa，則濕空氣中水蒸氣的分壓力為：pw=0.6×5624=3374Pa由pw，可得濕空氣的露點溫度為26℃（濕空氣冷卻后溫度低于其露點溫度）。設(shè)濕空氣總壓力（即大氣壓力）為101325Pa，則冷卻前濕空氣的濕含量為：daw1=0.622pw/(paw-pw)=0.622×3374/(101325-3374)=0.0214g(水蒸氣)/g(干空氣)濕空氣中干空氣質(zhì)量為：ma=maw/(1+daw1)=3/(1+0.0214)=2.937kg濕空氣中水蒸氣質(zhì)量為：mw=maw-ma=3-2.937=0.063kg冷卻前（35℃）至冷卻后（20℃）之間的平均溫度為27.5℃，此溫度下干空氣的定壓比熱容為1005J/(K.kg)，因此冷卻前后濕空氣中的干空氣放熱量為：Qc1=maCpa12(t1-t2)=2.937×1005×(35-20)=44275J濕空氣的露點溫度為26℃，濕空氣冷卻前（35℃）與露點溫度之間的平均溫度為30.5℃，該溫度下水蒸氣的定壓比熱容為1919J/(K.kg)，則由冷卻開始至達到露點這一段中濕空氣中的水蒸氣放熱量為：Qc2=mwCpw1d(t1-td)=0.063×1919×(35-26)=1088J冷卻結(jié)束（20℃）時，濕空氣的相對濕度為100%，該溫度下純水的飽和蒸氣壓為2340Pa，則此時濕空氣中水蒸氣的分壓力1.0×2340=2340Pa此時濕空氣的濕含量為：daw2=0.622×2340/(101325-2340)=0.0147kg(水蒸氣)/kg(干空氣)此時濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量為：2.937×0.0147=0.043kg濕空氣由初始冷卻至露點之間，其中的水蒸氣質(zhì)量是不變的；繼續(xù)降溫冷卻時，其中的水蒸氣不斷凝結(jié)析出，水蒸氣質(zhì)量不斷減小；由露點至冷卻結(jié)束階段水蒸氣的平均質(zhì)量為：mwd2=(0.063+0.043)/2=0.053kg這一階段的平均溫度為(26+20)/2=23℃，該溫度下水蒸氣的定壓比熱容為1909J/(K.kg)。這一階段濕空氣中水蒸氣降溫放熱量為：Qc3=mwd2Cpwd2(td-t2)=0.053×1909×(26-20)=607J濕空氣溫度從降至露點溫度開始，其中的水蒸氣開始凝結(jié)析出。濕空氣由露點溫度降至冷卻結(jié)束溫度之間析出的凝結(jié)水質(zhì)量為：ma(daw1-daw2)=2.937×(0.0214-0.0147)=0.02kg這一階段的平均溫度為23℃，該溫度下水蒸氣的凝結(jié)潛熱為2445000J/kg，則這一階段水蒸氣凝結(jié)放出的熱量為：Qc4=ma