1、理想氣體混合物和濕空氣第1頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四基本知識點1.理解絕對濕度、相對濕度、含濕量、飽和度、濕空氣密度3.熟練使用濕空氣的焓濕圖。 4.掌握濕空氣的基本熱力過程的計算和分析。 2. 干球溫度、濕球溫度、露點溫度和角系數(shù)等概念的定義式及物理意義。第2頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四第九章 理想混合氣體和濕空氣 Ideal-Gas Mixtures and Wet Air第3頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四研究對象 無化學(xué)反應(yīng)的理想氣體混合物例：鍋爐煙氣 CO2, CO, H2O, N2 燃?xì)廨啓C中的

2、燃?xì)饪照{(diào)工程中的濕空氣水蒸氣含量低，稀薄，當(dāng)作理想氣體水蒸氣含量可變化，單獨研究第4頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四本章主要內(nèi)容 1、成分描寫2、分壓定律和分容積定律3、混合物參數(shù)計算4、濕空氣第5頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四9-1 混合氣體的成分 第 i 種組元氣體的質(zhì)量成分：設(shè)混合氣體由1, 2 , 3, i, k種氣體組成各組元質(zhì)量成分之和為1Mass Fraction第6頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四摩爾成分 mole fraction設(shè)混合氣體由1, 2 , 3, i, k種氣體組成摩爾數(shù)第 i 種組

3、元氣體的摩爾成分：各組元摩爾成分之和為1第7頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四平均摩爾質(zhì)量M和折合氣體常數(shù)R設(shè)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為M，摩爾數(shù)為n，則混合氣體質(zhì)量 折合氣體常數(shù)平均摩爾質(zhì)量為MGas constant of gas mixture第8頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四與xi的換算已知 xi第9頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四9-2 分壓定律和分容積定律Daltons law of additive pressures: The pressure of a gas mixture is equal to

4、the sum of the pressures each gas would exert if it existed alone at the mixture temperature and volume p T Vp T Vp T Vp T V分壓力pipartial pressure第10頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四分壓定律p T Vp T Vp T Vp T V分壓力pi第11頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四壓力是分子對管壁的作用力 分壓定律的物理意義 混合氣體對管壁的作用力是組元氣體單獨存在時的作用力之和理想氣體模型1. 分子之

5、間沒有作用力 2. 分子本身不占容積 分壓力狀態(tài)是第i 種組元氣體的實際存在狀態(tài)第12頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四質(zhì)量成分與混合物氣體常數(shù)kJ/kg.K第13頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四Amagats law of additive volumes: The volume of a gas mixture is equal to the sum of the volumes each gas would occupy if it existed alone at the mixture temp. and pressure p T V

6、p T Vp T Vp T V分容積Vipartial volume第14頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四分容積定律p T Vp T Vp T Vp T V分容積Vi容積成分摩爾成分volume fraction第15頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四為什么引入分容積定律混合氣體的測量成分分析儀 得到 分壓力狀態(tài)是第i 種組元氣體的實際存在狀態(tài)第16頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四9-3 混合氣體的參數(shù)計算質(zhì)量，摩爾數(shù)，壓力，容積，內(nèi)能，焓，定壓比熱容，定容比熱容，熵，Ex總參數(shù)加和性總參數(shù)是各組元在分壓力狀態(tài)下的分參

7、數(shù)之和（除總?cè)莘e）第17頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四混合物總參數(shù)的計算質(zhì)量守恒摩爾數(shù)守恒 分壓定律第18頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四混合物比參數(shù)的計算加權(quán)性kJ/kgkJ/kmol注意：各組成氣體混合氣體內(nèi)能第19頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四混合物比參數(shù)的計算kJ/kgkJ/kmol注意： 各組成氣體混合氣體焓第20頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四混合物比參數(shù)的計算kJ/kg.KkJ/kmol.K定壓比熱容kJ/kg.KkJ/kmol.K定容比熱容第21頁，共69頁，2022年，

8、5月20日，16點48分，星期四混合物比參數(shù)的計算kJ/kg.KkJ/kmol.K熵kJ/kg.KkJ/kmol.Kex第22頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四混合物容積的計算分容積定律總?cè)莘e比容m3/kgm3/kmol第23頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四9-4 同T同p下理想氣體絕熱混合熵增 典型的不可逆過程ABp T xA p T xB p T 1molA+B第24頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四9-4 同T同p下理想氣體絕熱混合熵增ABp T xB p T xA p T 1molA+B多組元第25頁，共69頁，

9、2022年，5月20日，16點48分，星期四同T同p下理想氣體絕熱混合熵增的說明1、混合熵增僅與xi有關(guān)，與氣體種類無關(guān)0.2kmol O2與 0.8kmol N2 ，同T同p下混合成1kmol0.2kmol H2與 0.8kmol O2 ，同T同p下混合成1kmol混合 熵增2、似乎同種氣體同T同p下混合熵增也等于上式但根據(jù)熵的廣延性，同種氣體同T同p下混合熵增等于0吉布斯佯謬無分壓力概念第26頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四同T同p下理想氣體絕熱混合Ex損失ABp T xA p T xB p T 1molA+B混合前混合后混合前后Ex損失第27頁，共69頁，202

10、2年，5月20日，16點48分，星期四同T同p下理想氣體絕熱混合焓Ex損失第28頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四舉例O2N2絕熱剛性容器中，p1,O2=0.5MPa, nO2=0.6kmol的氧氣與p1,N2=0.8MPa, nN2= 0.4kmol氮氣實現(xiàn)等溫混合，試求混合氣體的壓力和混合熵增。解：第29頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四舉例解答O2N2第30頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四舉例解答混合熵增第31頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四舉例解答混合熵增第32頁，共69頁，2022年，

11、5月20日，16點48分，星期四舉例若兩種氣體皆為氧氣，混合氣體的壓力和混合熵增又為多少。第33頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四28 混合氣體的性質(zhì)混合氣體的分壓力 :維持混合氣體的溫度和容積不變時，各組成氣體所具有的壓力 道爾頓分壓定律 :維持混合氣體的溫度和壓力不變時，各組成氣體所具有的容積。 阿密蓋特分容積定律： 混合氣體的總?cè)莘eV等于各組成氣體分容積Vi之和。即：混合氣體的分容積：第34頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四有關(guān)定義 質(zhì)量成分定義式：容積成分定義式：摩爾成分定義式：某組元氣體的質(zhì)量混合氣體總質(zhì)量某組元氣體的容積混合氣體總?cè)莘e

12、組元氣體的摩爾數(shù)混合氣體總摩爾數(shù)第35頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四濕空氣（干空氣水蒸氣） 空調(diào)、通風(fēng)、烘干、冷卻塔、儲存11-1 濕空氣的性質(zhì) 濕空氣與一般理想混合氣體的最大區(qū)別 水蒸氣的含量是變量!分壓低理想混合氣體第36頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四冷卻塔照片第37頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四飽和蒸汽 1、未飽和濕空氣未飽和濕空氣和飽和濕空氣過熱蒸汽水蒸氣干空氣過熱水蒸氣pv ps(T) Tspvps加入水蒸氣，pv第38頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四2、飽和濕空氣未飽和濕空

13、氣和飽和濕空氣干空氣飽和水蒸氣pv ps(T) Tsps溫度一定，不能再加入水蒸氣第39頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四從未飽和到飽和的途徑Tspvps1、 T 加水蒸氣pvab3、 pv 不變，Ta ba ddc2、 pv ，Ta c4、 va ee結(jié)露Td 露點溫度第40頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四 Td = Ts(pv)結(jié)露與露點濕潤的夏天水管上常出現(xiàn)水珠? 冷水管t=20oCTsdpv=0.04bar大氣溫度t=30oCtd=28.98oC干燥的冬天pv小， td0.0 oC結(jié)霜 結(jié)霧？ 第41頁，共69頁，2022年，5月20日

14、，16點48分，星期四濕空氣中所含水蒸氣的量濕空氣的濕度1、絕對濕度每1m3濕空氣中所含的水蒸氣的質(zhì)量kg水蒸氣/m3濕空氣絕對濕度T , pv下水蒸氣的密度不常用第42頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四2、相對濕度 1 飽和濕空氣 在相同的溫度下：相對濕度 0 干空氣 0 tw td第50頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四11-4 濕空氣的焓濕圖與熱濕比濕空氣的參數(shù)很多，有多少獨立的變量根據(jù)相律組元數(shù) 2pb, h , d焓濕圖相數(shù) 1固定pb= 0.1MPa第51頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)d=0 干

15、空氣dh2、 h 線1、d 線 h 與 t 很接近 人為將 h 旋轉(zhuǎn)135度 h135度第52頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)dh3、t 線 正斜率的直線 h等干球溫度線t第53頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)dh是一組向上凸的線 h等相對濕度線t4、 線飽和線 上部未飽和線 下部無意義 干空氣d=0 第54頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht4、 線ts=99.63oCd第55頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht5、 線d第56頁，共

16、69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht6、露點tdpv下飽和濕空氣td第57頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht7、濕球溫度tw絕熱飽和溫度tdtwt第58頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四濕球溫度與絕熱飽和溫度d112mfTs12熱力學(xué)第一定律第59頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht8、熱濕比h-d圖上為直線: : : :角系數(shù)：過程方向 與特征第60頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht8、熱濕比12已知初態(tài)

17、1過程斜率已知可確定終態(tài)第61頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht不同的pb不同的h-d圖第62頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四第63頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四11-5 濕空氣的基本熱力過程 一、單純加熱或冷卻過程d不變12qdh122加熱1 2放熱1 2hh第64頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四二、冷卻去濕過程qdh12234d1h1d4h4d1-d4h水第65頁，共69頁，2022年，5月20日，16點48分，星期四三、絕熱加濕過程dh12d1h1d2h2d2-d1h水t1t2向空氣中噴水，汽化潛