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1、工程热力学与传热学湿空气第1页，本讲稿共25页第2页，本讲稿共25页8.3 湿空气的基本概念由于海洋、江河、湖泊等水分的蒸发，空气中总含有少量的水蒸气。湿空气湿空气是指含有水蒸汽的空气是指含有水蒸汽的空气干空气是指不含有水蒸气的空气干空气是指不含有水蒸气的空气一、干空气和湿空气第3页，本讲稿共25页湿空气湿空气：是干空气和水蒸气的混合物。：是干空气和水蒸气的混合物。一般湿空气中水蒸汽的分压力很低（一般湿空气中水蒸汽的分压力很低（0.0030.0030.004MPa0.004MPa），处于过热状态，性质接近于理想气体，），处于过热状态，性质接近于理想气体，可按理想气体处理，因此可按理想气体处理，
2、因此湿空气是理想气体混合物湿空气是理想气体混合物。理想气体状态方程和遵循的定律及理想气体混合物理想气体状态方程和遵循的定律及理想气体混合物计算式都适用，但是湿空气中的水蒸汽含量会改变，计算式都适用，但是湿空气中的水蒸汽含量会改变，因此湿空气又有一些特殊性质。因此湿空气又有一些特殊性质。第4页，本讲稿共25页湿空气（湿空气（干空气干空气水蒸气水蒸气）湿空气与一般理想混合气体的最大区别是水蒸气的湿空气与一般理想混合气体的最大区别是水蒸气的含含量会由于蒸发和凝结而有量会由于蒸发和凝结而有可能变化可能变化。分压低分压低(0.003 0.004MPa)理想混合气体理想混合气体下标约定：A干空气；w水蒸气
3、；s饱和水蒸气；无下标为湿空气参数第5页，本讲稿共25页 涉及湿空气的常见的工业过程 空气温度与湿度调节过程、物体的干燥过程、冷却水塔中的水冷却过程等。第6页，本讲稿共25页第7页，本讲稿共25页二、饱和湿空气、未饱和湿空气和露点湿空气的分类：按照湿空气中的水蒸汽所处状态不同可分为：湿空气的分类：按照湿空气中的水蒸汽所处状态不同可分为：饱和湿空气饱和湿空气：由干空气和饱和水蒸汽组成的湿空气。此时：由干空气和饱和水蒸汽组成的湿空气。此时Pw=Ps（湿空气温度所对应的饱和压力）。（湿空气温度所对应的饱和压力）。未饱和湿空气未饱和湿空气：由干空气和过热水蒸汽组成的湿空气。此：由干空气和过热水蒸汽组成
4、的湿空气。此时时PwPs，湿空气中的水蒸汽处于过热状态，湿空气的温度不，湿空气中的水蒸汽处于过热状态，湿空气的温度不变，水蒸汽含量可增加，湿空气具有吸湿能力，故称为未饱和变，水蒸汽含量可增加，湿空气具有吸湿能力，故称为未饱和湿空气。湿空气。第8页，本讲稿共25页A1、未饱和湿空气未饱和湿空气干空气干空气 过热过热水蒸气水蒸气Pw ps(T)TspwpsPvpwpsB加入水蒸气加入水蒸气，pwAB第9页，本讲稿共25页A2、饱和湿空气饱和湿空气干空气干空气 饱和饱和水蒸气水蒸气Pw=ps(T)TspwpsPvpwpsB温度一定，不能再温度一定，不能再加入水蒸气加入水蒸气AB第10页，本讲稿共25
5、页从未饱和湿空气到饱和湿空气的途径1、T 加水蒸气加水蒸气pw2、pw 不变，不变，TA B 结露结露T 露点温度露点温度TspwpsABT第11页，本讲稿共25页露点温度露点温度：湿空气中水蒸汽分压力所对应的饱和温度，：湿空气中水蒸汽分压力所对应的饱和温度，用用Td d表示。即在一定的表示。即在一定的Pw下未饱和湿空气冷却到饱和下未饱和湿空气冷却到饱和湿空气时（将结出露珠）的温度。湿空气时（将结出露珠）的温度。Td=Ts（Pw）。所以）。所以Pw越大越大，Td也越大。当大气压力一定时，也越大。当大气压力一定时，TdPw含水蒸汽量含水蒸汽量第12页，本讲稿共25页露点是湿空气的一个重要状态参数
6、。露点是湿空气的一个重要状态参数。在在空气调节空气调节中中,为了减少湿空气中水蒸汽的含量为了减少湿空气中水蒸汽的含量,可可设法使湿空气冷却到温度低于露点设法使湿空气冷却到温度低于露点,水蒸汽便以水滴水蒸汽便以水滴形式析出。形式析出。露点对露点对柴油机的低温腐蚀柴油机的低温腐蚀以及锅炉的运行管理有以及锅炉的运行管理有较大的影响。较大的影响。锅炉尾部的受热面以及空气预热器的堵灰和腐蚀锅炉尾部的受热面以及空气预热器的堵灰和腐蚀,就就是由于受热面的金属温度低于烟气中水蒸汽和二氧化是由于受热面的金属温度低于烟气中水蒸汽和二氧化硫气体的露点之故。一旦出现结露硫气体的露点之故。一旦出现结露,如果水蒸汽和二如
7、果水蒸汽和二氧化硫气体凝结氧化硫气体凝结,在受热面上将形成硫酸、就会造成在受热面上将形成硫酸、就会造成严重腐蚀。防止堵灰和腐蚀的主要原则是设法避免烟严重腐蚀。防止堵灰和腐蚀的主要原则是设法避免烟气中的水蒸汽结露。气中的水蒸汽结露。第13页，本讲稿共25页湿度：湿空气中所含水蒸气的量湿度：湿空气中所含水蒸气的量1、绝对湿度、绝对湿度每每1m3湿空气中所含的水蒸气的质量，用湿空气中所含的水蒸气的质量，用 表示表示kg水蒸气水蒸气/m3湿空气湿空气2 绝对湿度和相对湿度实际上是在湿空气温度实际上是在湿空气温度和水蒸气分压力和水蒸气分压力Pw状态下状态下水蒸气的密度水蒸气的密度绝对湿度绝对湿度T,Pw
8、下水蒸气的密度下水蒸气的密度不常用不常用第14页，本讲稿共25页 绝对湿度只能说明湿空气中水蒸汽实际含量的多绝对湿度只能说明湿空气中水蒸汽实际含量的多少，而不能反映出湿空气中水蒸汽所处的状态，因此少，而不能反映出湿空气中水蒸汽所处的状态，因此绝对湿度不能反映湿空气的吸湿能力。绝对湿度不能反映湿空气的吸湿能力。2、相对湿度、相对湿度 湿空气中实际含有水蒸汽的质量与同温度下湿湿空气中实际含有水蒸汽的质量与同温度下湿空气中可能含有最多的水蒸汽质量的比值。由绝对空气中可能含有最多的水蒸汽质量的比值。由绝对湿度定义知，即为湿空气中水蒸汽的分压力与相同湿度定义知，即为湿空气中水蒸汽的分压力与相同温度的饱和
9、湿空气中水蒸汽分压力之比。温度的饱和湿空气中水蒸汽分压力之比。第15页，本讲稿共25页相对湿度 1 饱和湿空气饱和湿空气 在相同的温度下：在相同的温度下：相对湿度相对湿度 0 干空气干空气 0 1 未饱和湿空气未饱和湿空气 表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度 反映所含水蒸气的饱和程度反映所含水蒸气的饱和程度 越干燥，吸水能力强越干燥，吸水能力强 越湿润，吸水能力低越湿润，吸水能力低 第16页，本讲稿共25页相对湿度的测量 相对湿度和干球温度及湿球温度有一定函数关系，查图可相对湿度和干球温度及湿球温度有一定函数关系，查图可由干、湿球温度计读出查得相对湿度
10、由干、湿球温度计读出查得相对湿度第17页，本讲稿共25页相对湿度的测量 图中干球温度计是一支普通的温度计，而湿球温度计图中干球温度计是一支普通的温度计，而湿球温度计头部被尾端浸入水中的吸液芯包裹。当空气流过时，干球头部被尾端浸入水中的吸液芯包裹。当空气流过时，干球温度计指示出空气温度，或称为干球温度，用温度计指示出空气温度，或称为干球温度，用t表示。而湿表示。而湿球温度计反映的是吸液芯中水的温度，这个温度称为湿球球温度计反映的是吸液芯中水的温度，这个温度称为湿球温度，用温度，用tw表示。如果空气未饱和，吸液芯中的水将向表示。如果空气未饱和，吸液芯中的水将向空气中蒸发而使水温下降，同时空气与水之
11、间的温差空气中蒸发而使水温下降，同时空气与水之间的温差导致空气向吸液芯中的水传热，从而阻止水温不断下导致空气向吸液芯中的水传热，从而阻止水温不断下降，在达到平衡时湿球温度总低于干球温度，但比空降，在达到平衡时湿球温度总低于干球温度，但比空气的露点高。空气中的相对湿度越小，蒸发越快气的露点高。空气中的相对湿度越小，蒸发越快 tw值值越低，干湿球温度差（越低，干湿球温度差（t-tw）将越大。反之，相对湿度）将越大。反之，相对湿度越大，则干湿球温度差（越大，则干湿球温度差（t-tw）将越小。当相对湿度）将越小。当相对湿度为为1时，干湿球温度相等。时，干湿球温度相等。第18页，本讲稿共25页40 35
12、 30 25 20 15 10 5 0 -5 0102030405060708090%-5 0 5 10152025303540干球温度干球温度干球温度干球温度t t湿球温度tw相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度第19页，本讲稿共25页3 含湿量 以湿空气为工质的某些过程，如干燥、吸湿过程，以湿空气为工质的某些过程，如干燥、吸湿过程，干空气作为载热体或载湿体，它的质量或质量流量是干空气作为载热体或载湿体，它的质量或质量流量是恒定的，只是湿空气中的水蒸汽质量发生变化。为方恒定的，只是湿空气中的水蒸汽质量发生变化。为方便计算，湿空气的一些状态参数如含湿量、焓、气体便计算，湿空气的一些状态参数如含湿量
13、、焓、气体常数、比体积、比热容等，都以单位质量干空气为基常数、比体积、比热容等，都以单位质量干空气为基准。准。含湿量含湿量:单位质量干空气中含有水蒸汽的质量。单位质量干空气中含有水蒸汽的质量。用表用表示示,其单位为其单位为 g水蒸汽水蒸汽kg干空气。干空气。第20页，本讲稿共25页 含湿量不是以含湿量不是以1kg1kg湿空气为计算的基准湿空气为计算的基准,而是以而是以1kg1kg干空气作为计算的基准的。干空气作为计算的基准的。含湿量理解为与含湿量理解为与1kg1kg干空气相混合的水蒸汽质量。干空气相混合的水蒸汽质量。由于湿空气可视为理想气体,对水蒸汽和干空气分别有第21页，本讲稿共25页四、湿
14、空气的焓在湿空气总压力在湿空气总压力pb不变的情况下，水蒸汽分压力与不变的情况下，水蒸汽分压力与湿空气的含湿量之间是一一对应关系。湿空气的含湿量之间是一一对应关系。在湿空气总压力在湿空气总压力pb不变的情况下，相对湿度愈高，不变的情况下，相对湿度愈高，含湿量也愈高。含湿量也愈高。湿空气的比焓湿空气的比焓：含有：含有1kg干空气的湿空气的焓，它干空气的湿空气的焓，它等于等于1kg干空气的焓和干空气的焓和0.001d kg水蒸汽的焓之和。水蒸汽的焓之和。单位：单位：kJ/kg第22页，本讲稿共25页工程上，取工程上，取0oC时时干空气的焓干空气的焓水蒸气的焓水蒸气的焓温度温度t下下饱和水的焓饱和水的焓 hw=0hA=0干空气的焓干空气的焓干空气平均比定压热容干空气平均比定压热容0水蒸气汽化潜热水蒸气汽化潜热水蒸气平均比定压热容水蒸气平均比定压热容以以1kg干空气为基准的湿空气的比焓为干空气为基准的湿空气的比焓为第23页，本讲稿共25页例8-3第24页，本讲稿共25页课后作业思考题7练习题1第25页，本讲稿共25页