1、1,第五章 水蒸氣與濕空氣,51 水蒸氣的產(chǎn)生過程,氣態(tài)工質(zhì),氣體,蒸氣,：遠(yuǎn)離液態(tài)，一般可作為理想 氣體處理，如空氣、燃?xì)狻?：靠近液態(tài)，一般不能作為理想氣體處理，如水蒸氣、氨蒸氣等 。,水蒸氣來源豐富，耗資少，無毒無味，比熱容大，傳熱好，有良好的膨脹和載熱性能，是熱工技術(shù)上應(yīng)用最廣泛的工質(zhì)。,蒸氣是由液體汽化而產(chǎn)生的。,2,液體汽化,蒸發(fā),沸騰,：任何溫度下在液體表面進行的汽化現(xiàn)象，溫度愈高愈強烈。,：沸騰是在給定壓力所對應(yīng)的溫度下發(fā)生并伴隨著大量汽泡產(chǎn)生的汽化現(xiàn)象。,飽和狀態(tài),：液面上蒸氣空間中的蒸氣和液體兩相達到動態(tài)平衡的狀態(tài) 。,飽和壓力ps、,飽和溫度ts：,水蒸氣：ps0.101

2、 325 MPa，ts=100 C,3,水的定壓加熱過程：,濕飽和蒸氣（濕蒸氣）的干度x,mv-濕蒸氣中干飽和蒸氣的質(zhì)量,mw-濕蒸氣中飽和水的質(zhì)量,汽化潛熱,J/kg,4,水的定壓加熱過程在p-v圖和T-s圖上的表示：,臨界狀態(tài),水的臨界狀態(tài),m3/kg,5,52 水蒸氣的狀態(tài)參數(shù),水在臨界壓力或高于臨界壓力下定壓加熱到臨界溫度時，不存在汽液分界線和汽液共存的汽化過程，再加熱就直接成為過熱蒸汽。,一般情況下，水蒸氣的性質(zhì)與理想氣體差別很大 ,為了便于工程計算，將不同溫度和不壓力下的未飽和水、飽和水、干飽和蒸汽和過熱蒸汽的狀態(tài)參數(shù)列成表或繪成線算圖。,飽和水與飽和蒸氣表,分為以溫度為序（附錄表

3、5）和以壓力為序（附錄表6）兩種。,6,7,未飽和水與過熱水蒸氣表（附錄表7）,8,國際規(guī)定，蒸汽表取三相點（即固、液、汽三相共存狀態(tài)）液相水的熱力學(xué)能和熵為零。,即： p = 611.7 Pa，v = 0.00100021 m3/kg,T = 273.16 K, u = 0 kJ/kg， s = 0 kJ/(kgK),濕蒸汽的狀態(tài)參數(shù),1kg 濕蒸汽是由x kg干蒸汽和（1x）kg飽和水混合而成，,注意單位,9,水蒸氣的焓熵圖,C 臨界點,CA下界線,CB上界線,定壓線,定容線,定溫線,定干度線,濕蒸汽區(qū)的定壓線就是定溫線。,10,53 水蒸氣的基本熱力過程,分析目的：,分析步驟：,了解過程

4、中水蒸氣的狀態(tài)變化規(guī)律，確定過程中水蒸氣與外界的能量交換。,(1) 根據(jù)給定條件，在 h-s 圖上（或水蒸氣表中）查出初態(tài)的其它參數(shù)值;,(2) 根據(jù)初態(tài)和過程特點以及終態(tài)的一個參數(shù)值，確定終態(tài)的其它參數(shù)值;,(3) 根據(jù)熱力學(xué)基本定律，結(jié)合過程的特點，計算過程中工質(zhì)與外界交換的功量與熱量。,11,定容過程：,12,定溫過程：,13,定壓過程：,14,定熵過程：,在熱工計算中，遇到最多的是水蒸氣的定壓過程(如鍋爐中水蒸氣的產(chǎn)生與冷凝器中水蒸氣的凝結(jié))和絕熱過程(蒸汽機或汽輪機中水蒸氣的膨脹作功過程) 。,15,蒸汽節(jié)流測量濕蒸汽的干度 ：,16,54 濕空氣的性質(zhì),濕空氣：含有水蒸氣的空氣。,

5、干空氣：完全不含水蒸氣的空氣。,在干燥、空氣調(diào)節(jié)以及精密儀表和電絕緣的防潮等對空氣中的水蒸氣特殊敏感的領(lǐng)域，則必須考慮空氣中水蒸氣的影響。,濕空氣中水蒸氣的分壓力很低，可視水蒸氣為理想氣體。一般情況下，濕空氣可以看作理想混合氣體。根據(jù)道爾頓定律，濕空氣的總壓力等于水蒸氣的分壓力與干空氣的分壓力之和：,17,1. 未飽和濕空氣與飽和濕空氣,未飽和濕空氣：,飽和濕空氣：,濕空氣中的水蒸氣未飽和，處于過熱狀態(tài)，濕空氣還能吸收水分。,濕空氣中的水蒸氣已飽和，不能再吸收水分。,定溫吸濕過程13,18,2. 露點,露點：,結(jié)露：,濕空氣中的水蒸氣分壓力pv對應(yīng)的飽和溫度Td稱為露點溫度，簡稱露點。,定壓降

6、溫到露點，濕空氣中的水蒸氣飽和，凝結(jié)成水（過程12）。,結(jié)霜：,19,3. 絕對濕度、相對濕度和含濕量,濕度：濕空氣中水蒸氣的含量。,（1） 絕對濕度,1m3的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為濕空氣的絕對濕度，即濕空氣中水蒸氣的密度：,飽和濕空氣的絕對濕度達到最大值,水蒸氣的氣體常數(shù)：,20,（2） 相對濕度,濕空氣的絕對濕度 與同溫度下飽和濕空氣的絕對濕度 之比稱為濕空氣的相對濕度。,飽和濕空氣,干空氣,未飽和濕空氣,相對濕度越小，空氣越干燥，吸水能力越強；相對濕度越大，空氣越濕潤，吸水能力越低。,21,（3） 含濕量,在濕空氣中，與單位質(zhì)量干空氣共存的水蒸氣的質(zhì)量，稱為濕空氣的含濕量或比濕度。

7、,kg/kg(干空氣),據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：,22,4. 濕空氣的相對分子質(zhì)量、氣體常數(shù)及密度,干空氣的相對分子質(zhì)量:,水蒸氣的相對分子質(zhì)量:,濕空氣的平均相對分子質(zhì)量:,23,濕空氣的氣體常數(shù),濕空氣的密度:每立方米濕空氣所具有的質(zhì)量。,24,5. 濕空氣的焓,濕空氣的焓：,濕空氣的比焓：,kJ/kg（干空氣）,工程上，取0 C時干空氣、飽和水的焓為零，即 ha= 0 、 hv= 0,溫度t下干空氣和水蒸氣的焓分別為,溫度t下干濕空氣的焓為,kJ/kg（干空氣）,25,6. 濕空氣的焓濕圖,濕空氣的焓-濕圖是濕空氣工程計算的重要工具。,（1） 定焓線簇 h0 、h1、 h2 、h3 ,（2）

8、 定含濕量線簇 d1、 d2 、d3 ,（3） 定溫線簇 t0 、t1、 t2 、t3 ,（4） 定相對濕度線簇 1、 2 、 3 ,26,55 濕空氣的基本熱力過程,1. 加熱吸濕過程,工程上的干燥處理過程，如谷物、木材、藥材、紡織品、食品、造紙等許多烘干工藝。,人工干燥方法：利用未飽和濕空氣來吸收被干燥物體的水分，達到干燥的目的。,為了提高濕空氣的吸濕能力，通常先對濕空氣進行加熱。由于加熱過程中濕空氣的含濕量不變，但隨著溫度升高，相對濕度降低，濕空氣的吸濕能力增強。,27,在焓-濕圖中濕空氣的加熱過程如12所示。,加熱后的濕空氣送入干燥室吸收被干燥物料的水份。如果忽略干燥室與外界的熱量交換

9、，物料中水份蒸發(fā)所吸收的潛熱完全來自濕空氣，因此物料干燥過程對濕空氣來說是絕熱加濕過程，濕空氣的含濕量d 和相對濕度 增加，其焓值基本不變，如23所示。,28,2. 冷卻去濕過程,濕空氣被冷卻時，溫度降低。在溫度降至露點前其含濕量保持不變，相對濕度逐漸增加。當(dāng)相對濕度達到1時，濕空氣飽和，如果再繼續(xù)冷卻，則析出水份，過程將沿著的飽和曲線向含濕量減少、溫度降低的方向進行，如12所示。,29,56 干濕球溫度計,將干濕球溫度計由兩個溫度計構(gòu)成，如圖所示。,如果將干濕球溫度計置于通風(fēng)良好的濕空氣中，由于濕球溫度計上濕布的水分蒸發(fā),吸收汽化潛熱，使?jié)窦啿贾械乃疁亟档?，濕球溫度計讀書下降。當(dāng)水分蒸發(fā)所需要的熱量等于周圍空氣所傳給的熱量時，濕球溫度計讀書維持在某一數(shù)值不變，這一溫度值稱為濕球溫度 tw 。,干球溫度計：測量空氣溫度 t 濕球溫度計: 測量濕球溫度 tw,30,當(dāng)濕空氣未飽和時，其相對濕度愈小，濕球溫度計上紗布中水分蒸發(fā)愈快，需要的汽化潛熱愈多，濕球溫度愈低，干、濕球溫度差就愈大；反之，濕空氣的相對濕度越大，干、濕球溫度之差就愈??；當(dāng)濕空氣的相對濕度等于1時，濕空氣為飽和濕空氣，干球溫度與濕球溫度相等。,干、濕球溫度之差可以表征空氣相對濕度的大小，它們之間的關(guān)系可以表達為,根據(jù)干濕球溫度計測量的干、濕球溫度就