熱工基礎(chǔ)電子教案(7)

1、第一章濕空氣的熱物理性質(zhì)和焓濕圖第一章濕空氣的熱物理性質(zhì)和焓濕圖 第一節(jié)濕空氣的組成和狀態(tài)參數(shù) 濕空氣由干空氣和水蒸氣組成 干空氣可似為理想氣體;水蒸氣由于含量少,也可近似為理想氣體. 干空氣的基本組成： 氮：78.084%；氧：20.947%；氬：0.934%；二氧化碳：0.0314%干空氣的基本參數(shù)干空氣的基本參數(shù) 在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（壓力為101325Pa，溫度為293K,即20）干空氣密度a=1.205kg/m3. 干空氣滿足理想氣體方程：)()1 ()1 (氣體或氣體氣體nkmolmkgTnRmRTpVkmolTRpVkgRTpVmm一、濕空氣及其狀態(tài)參數(shù)l濕空氣是水蒸汽與干空氣的混合物；

2、l許多過程都存在濕空氣過程：干燥，濕度調(diào)節(jié)，曬鹽，冷卻塔，蒸發(fā)冷卻；l濕空氣可當(dāng)作理想氣體： vappp； avkpp25. 4 avkpp9 .19avkpp3 .47 l 通常假設(shè)l 符號表示：下標(biāo)a表示干空氣（air）； v表示是水蒸汽（vapor）；s表示飽和狀態(tài)（saturation）； 無下標(biāo)表示整個濕空氣。1. 飽和及未飽和空氣 vp svp, vavpp, )(,tpsv 2. 露點(diǎn)溫度tD pvpv,spvASDtDC定溫線 TRpvvvvv1pvAE所以 相同v1v1 v sv, svp, %100 svsvsvvvsvvppTRpTRp, vm am avmmd )(/a

3、kgkgTRVMpTRVpmMvvvvv1 .18vM TRVMpmMaaa965.28aMsvbsvvbvavaavvavpppppppppMpMmmd,622. 0622. 0622. 05. 濕空氣的焓 該焓應(yīng)是空氣焓與水蒸汽焓之和： avaavvHHHm hm h vavavaamHhhhhdhmm( )akJ kgapahct 2501ch)86. 12501(005. 1tdth %40 avskpp241. 4005. 1packkgkJttchhpvcv863. 12501ch2501chkJ kg)86. 12501(005. 1tdth%40avskpp241. 4 avk

4、pp696. 1 3 .14st Dt。 3107 .10696. 1100696. 1622. 0622. 0vbvpppd)(/akgkg 51.57)86. 12501(005. 1tdth)(/akgkJ ),(ttwavsvkppp696. 1241. 44 . 0avkpp696. 13 .14stDt3107 .10696. 1100696. 1622. 0622. 0vbvpppd)(/akgkg51.57)86. 12501(005. 1tdth7. 焓濕圖（ dh 焓濕圖的成圖規(guī)則1.等溫線： 當(dāng)t等于常數(shù)時,可確定等溫線。2.等相對濕度線：根據(jù) 和 當(dāng)相對濕度為常數(shù)時，再

5、根據(jù) 可以得到等相對濕度線3.熱濕比線：濕空氣的焓變化與含濕量變化之比，即 dtth)84. 12500(01. 1ddppBv622.0vsvpp)(tfpvs1000dhdh或熱濕比有正有負(fù)，代表了濕空氣狀態(tài)的變化方向 W是濕總量WQddhhABAB（Q為得熱總量；W為濕總量）ABdAdBiAiB查圖可知，因此，只要知道 中的3個量，就可以確定其余一個量，或知道 或 中的一個，就可知道剩下一個。 ABABddhh,hd例： 已知 ， ；當(dāng)空氣吸收 和 后，焓值變?yōu)?，求B點(diǎn)的溫度（位置）， 相對濕度等。可用兩種方法 解： 任意取 ，則 通過下圖所示的方法，確定B點(diǎn)。20At%60AhKJQ

6、/10000hkgW/2)(/59akgKJiB155000210000diWQgKJ4d2045i通過如圖的所示的方法，確定B點(diǎn)。二、濕球溫度 產(chǎn)生干濕溫度差的原因是空氣未達(dá)到飽和,它有吸收水蒸氣的能力. 要實(shí)現(xiàn)濕球溫度的穩(wěn)定，必須使空氣傳給濕球的熱量與水分蒸發(fā)所需熱量相等。 即： 傳熱原理： （為對流系數(shù)，F(xiàn)為傳熱面積，t、ts分別是干濕球溫度） 21QQ FttQs)(1 （W為蒸發(fā)的水量，為汽化潛熱） W可通過擴(kuò)散理論計算得到. 在濕球附近有水蒸汽分壓 （在濕球溫度下空氣的水蒸汽飽和分壓） 在遠(yuǎn)處空氣中水蒸汽分壓為 由擴(kuò)散理論： WQ2bqp,vpBFppWqbq101325)(,為分

7、子擴(kuò)散系數(shù)、二元擴(kuò)散系數(shù)，pB為大氣壓。 BttAppsqbq)( BFppQbq101325)(2,221QQ BFppFttqqbs101325)()(由于，所以Bttppsqbq)(101325所以式中A為一系數(shù) 101325A其實(shí)， 均與濕球附近風(fēng)速有關(guān)，而且隨溫度變化而變化。所以A的計算一般用經(jīng)驗(yàn)公式計算 因此，已知干濕球溫差 后，即可求得相對濕度。 為濕球溫度下的飽和水蒸汽壓， 為干球溫度下的飽和蒸汽壓。,)75. 665(00001. 0vA)(stt qbsqbqbqpBttAppp)( qbpqbp在此需要說明：濕球溫度與周圍風(fēng)速 有較強(qiáng)的關(guān)系，一般 。知道了濕球溫度，可以很

8、方便地計算其它狀態(tài)參數(shù)，因此 是很重要的。vsmv/5 . 2st三、濕球溫度在id圖上的表示我們知道，當(dāng)空氣的 時，干、濕球溫度不相等， 。這是由于濕球蒸發(fā)水份造成溫度降低引起的。為了在hd圖上表示濕球溫度，我們設(shè)想有一股空氣，原狀態(tài)為A，它流經(jīng)濕球后變?yōu)闋顟B(tài)B，在濕球周圍，空氣將變成飽和空氣，飽和溫度為 ，所以B點(diǎn)的空氣相對溫度%100stt st%100在空氣由 的過程中，空氣失去部分顯熱，但同時增加了內(nèi)部的水蒸汽，也就是說，水蒸汽給它帶來了蒸發(fā)水量的潛熱，因此，它的焓值基本不變，所以，從A到B應(yīng)該是一個等焓過程。在hd圖上，A、B在同一焓值線上，B在該焓值線與 線的交點(diǎn)上，亦在 與 線

9、的交點(diǎn)上。A點(diǎn)在t線與該焓值線的交點(diǎn)上。BA %100st%100嚴(yán)格來說，A與B點(diǎn)并不完全在一條等焓線上，因?yàn)樗谡舭l(fā)時，還帶給B點(diǎn)空氣一部分液體熱，即水的濕熱。 亦即： 但由于水的汽化潛熱 ，近似認(rèn)為在一條等焓線上。dttcdhhhssAs19. 4cr 濕球溫度的表示i = 常數(shù) = 1 0 0 %ABtts = 1 0 0 %pq , bpqttstiddb干球溫度濕球溫度露點(diǎn)溫度露點(diǎn)溫度 例：已知干球溫度為t=20。濕球溫度ts=15,試根據(jù)h-d圖確定空氣狀態(tài)。解： （1）首先由ts=15作等溫線與 =100%線相交于點(diǎn)； （2）過點(diǎn)作等焓線與t=20的等溫線相于A點(diǎn)即是。 二、濕

10、空氣的基本熱力過程 1. 加熱（和冷卻）過程 12hhq122hd2. 冷卻去濕過程 )(2121ddmmmmavvw whddhhq)()(12121hdt1t2=100%=50%3. 絕熱加濕過程 2121)(hhddhw whdd)(1212hh ,d 。 dht1t212=100%第五節(jié) 兩種不同狀態(tài)空氣的混合過程 空氣的混合過程在空調(diào)中是常見的，比如，加入新風(fēng)的過程就是混合過程。干燥除濕過程，也是空氣的混合過程。n設(shè)流量為 ( )的空氣與流量 ( )的空氣混合，混合后狀態(tài)為C點(diǎn). A點(diǎn)狀態(tài) ( ) A ( , ) B點(diǎn)狀態(tài) ( ) B ( , )GAskgGBskgGAskgdAiA

11、GBiBdBskg空氣的混合過程GAGBGc 根據(jù)熱平衡和濕平衡，可以列出下面方程 (混合后總焓=A、B焓之和) (混合后總濕等于混合前濕之和) (據(jù)質(zhì)量守恒定律)上式兩邊除上 ，得：移項(xiàng)并整理： 或 iGGiGiGiGCBACCBBAA)(dGGdGdGdGCBACCBBAA)(GBiGGiiGGCBABABA1dGGddGGCBABABA1iiiiGGACCBBAddddGGACCBBA 變化得： 在焓圖上，BC直線的斜率為：CA直線的斜率為： 兩條直線的斜率相等，而且有一個公共點(diǎn)C，說明A、B、C三點(diǎn)在同一條直線上。兩直角三角形相似，根據(jù)相似原理： ddddiiiiGGACCBACCBBAddiiddiiACACCBCBddiiCBCBBCddiiACACCAGGddddBAACCBCABC即兩段直線長度之比，等于質(zhì)量流量之比，靠近質(zhì)量流量大的一邊。因此，只要知道了兩股混合空氣的質(zhì)量流量和它們的狀態(tài)參數(shù)，既可很快確定它們混合后的狀態(tài)。當(dāng)然，也可據(jù)此計算出混合后的狀態(tài)，即：求得 、 后也可定出C點(diǎn)。 注意，C點(diǎn)有時會落在“霧區(qū)”，這是