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1、.,1,第五章 水蒸气与湿空气,.,2,一、气化,气化,蒸发：通过液体表面进行的气化现象，可以在任 何温度下进行。,沸腾：在液体的内部和表面同时发生的剧烈汽 化现象。,.,3,冷却塔的原理：需冷却的水在水塔顶部通过管道向下喷洒，另外水塔壁有吹风机，吹风机把空气吹入，而顶部有一个很大的抽风机，把空气抽出塔顶，从而利于气流流动，加速水的降温。,.,4,二、液化 1)定义：物质从气态转变为液态的过程叫做液化，也 可称为凝结。 结论:液化是放热过程。反之，汽化是吸热过程。,液化放热实例： （1）被100的水蒸气烫伤比100的开水烫伤往往要严重得多水蒸气液化时要放出大量的热； （2）冬天手上哈气口腔中的
2、水蒸气液化放热让手变暖。 （3）用水壶烧水时壶口上的白气水蒸气液化成的小水滴,.,5,饱和状态：汽液两相的分子数保持一定的数量而处于 动态平衡状态。,饱和压力ps、,饱和温度ts：,水蒸气：ps0.101325 MPa，ts=100 C,三、饱和状态,饱和状态：,饱和蒸汽：饱和状态下的蒸汽；,饱和水： 饱和状态下的水。,.,6,1)水变为蒸汽有两种方法： dp=0，t ；dt=0,p 。 2）蒸汽变为水的两种方法： dp=0，t ；dt=0,p 。,三、水与水蒸气的相变方法,电厂的举例：给水泵、凝结水泵以及锅炉汽包。,.,7,第二节 水蒸气的定压产生过程,.,8,水的定压加热过程：,预热阶段
3、汽化阶段 过热阶段,.,9,水的定压加热过程：,湿饱和蒸气（湿蒸气）的干度x,mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量,mw-湿蒸气中饱和水的质量,汽化潜热,J/kg,.,10,水的定压加热过程在p-v图和T-s图上的表示：,临界状态,水的临界状态,m3/kg,.,11,5-2 水蒸气的状态参数,水在临界压力或高于临界压力下定压加热到临界温度时，不存在汽液分界线和汽液共存的汽化过程，再加热就直接成为过热蒸汽。,一般情况下，水蒸气的性质与理想气体差别很大 ,为了便于工程计算，将不同温度和不压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过热蒸汽的状态参数列成表或绘成线算图。,饱和水与饱和蒸气表,分为以温度为序（附录
4、表5）和以压力为序（表6）两种。,.,12,.,13,未饱和水与过热蒸气表（附录表7）,.,14,国际规定，蒸汽表取三相点（即固、液、汽三相共存状态）液相水的热力学能和熵为零。,即： p = 611.7 Pa，v = 0.00100021 m3/kg,T = 273.16 K, u = 0 kJ/kg， s = 0 kJ/(kgK),湿蒸汽的状态参数,1kg 湿蒸汽是由x kg干蒸汽和（1x）kg饱和水混合而成，,注意单位,.,15,5-3 水蒸气的基本热力过程,分析目的：,分析步骤：,了解过程中水蒸气的状态变化规律，确定过程中水蒸气与外界的能量交换。,(1) 根据给定条件，在水蒸气表中查出初
5、态的其它参数值;,(2) 根据初态和过程特点以及终态的一个参数值，确定终态的其它参数值;,(3) 根据热力学基本定律，结合过程的特点，计算过程中工质与外界交换的功量与热量。,.,16,定容过程：,.,17,定温过程：,.,18,定压过程：,.,19,定熵过程：,在热工计算中，遇到最多的是水蒸气的定压过程(如锅炉中水蒸气的产生与冷凝器中水蒸气的凝结)和绝热过程(蒸汽机或汽轮机中水蒸气的膨胀作功过程) 。,.,20,e.g.：P111 5-1，5-4,作业：P126 5-1，5-4,.,21,5-4 湿空气的性质,湿空气：含有水蒸气的空气。,干空气：完全不含水蒸气的空气。,在干燥、空气调节以及精密
6、仪表和电绝缘的防潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考虑空气中水蒸气的影响。,湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合气体。根据道尔顿定律，湿空气的总压力等于水蒸气的分压力与干空气的分压力之和：,.,22,1. 未饱和湿空气与饱和湿空气,未饱和湿空气：,饱和湿空气：,湿空气中的水蒸气未饱和，处于过热状态，湿空气还能吸收水份。,湿空气中的水蒸气已饱和，不能再吸收水份。,定温吸湿过程13,.,23,2. 露点,露点：,结露：,湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td称为露点温度，简称露点。,定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，凝结成水（过程1
7、2）。,结霜：,.,24,3. 绝对湿度、相对湿度和含湿量,湿度：湿空气中水蒸气的含量。,（1） 绝对湿度,1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：,饱和湿空气的绝对湿度达到最大值,水蒸气的气体常数：,.,25,（2） 相对湿度,湿空气的绝对湿度 与同温度下饱和湿空气的绝对湿度 之比称为湿空气的相对湿度。,饱和湿空气,干空气,未饱和湿空气,相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强；相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。,.,26,（3） 含湿量,在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气的质量，称为湿空气的含湿量或比湿度。,kg/kg(干空气),据理想气体状
8、态方程：,.,27,4. 湿空气的相对分子质量、气体常数及密度,干空气的相对分子质量:,水蒸气的相对分子质量:,湿空气的平均相对分子质量:,.,28,湿空气的气体常数,湿空气的密度:每立方米湿空气所具有的质量。,.,29,5. 湿空气的焓,湿空气的焓：,湿空气的比焓：,kJ/kg（干空气）,工程上，取0 C时干空气、饱和水的焓为零，即 ha= 0 、 hv= 0,温度t下干空气和水蒸气的焓分别为,温度t下干湿空气的焓为,kJ/kg（干空气）,.,30,6. 湿空气的焓湿图,湿空气的焓-湿图是湿空气工程计算的重要工具。,（1） 定焓线簇 h0 、h1、 h2 、h3 ,（2） 定含湿量线簇 d1
9、、 d2 、d3 ,（3） 定温线簇 t0 、t1、 t2 、t3 ,（4） 定相对湿度线簇 1、 2 、 3 ,.,31,.,32,5-5 湿空气的基本热力过程,1. 加热吸湿过程,工程上的干燥处理过程，如谷物、木材、药材、纺织品、食品、造纸等许多烘干工艺。,人工干燥方法：利用未饱和湿空气来吸收被干燥物体的水分，达到干燥的目的。,为了提高湿空气的吸湿能力，通常先对湿空气进行加热。由于加热过程中湿空气的含湿量不变，但随着温度升高，相对湿度降低，湿空气的吸湿能力增强。,.,33,在焓-湿图中湿空气的加热过程如12所示。,加热后的湿空气送入干燥室吸收被干燥物料的水份。如果忽略干燥室与外界的热量交换
10、，物料中水份蒸发所吸收的潜热完全来自湿空气，因此物料干燥过程对湿空气来说是绝热加湿过程，湿空气的含湿量d 和相对湿度 增加，其焓值基本不变，如23所示。,.,34,2. 冷却去湿过程,湿空气被冷却时，温度降低。在温度降至露点前其含湿量保持不变，相对湿度逐渐增加。当相对湿度达到1时，湿空气饱和，如果再继续冷却，则析出水份，过程将沿着的饱和曲线向含湿量减少、温度降低的方向进行，如12所示。,.,35,5-6 干湿球温度计,干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。,如果将干湿球温度计置于通风良好的湿空气中，由于湿球温度计上湿布的水分蒸发,吸收汽化潜热，使湿纱布中的水温降低，湿球温度计读数下降。当水分蒸发所需要的热量等于周围空气所传给的热量时，湿球温度计读书维持在某一数值不变，这一温度值称为湿球温度 tw 。,干球温度计：测量空气温度 t 湿球温度计: 测量湿球温度 tw,.,36,当湿空气未饱和时，其相对湿度愈小，湿球温度计上纱布中水分蒸发愈快，需要的汽化潜热愈多，湿球温度愈低，干、湿球温度差就愈大；反之，湿空气的相对湿度越大，干、湿球温度之差就愈小；当湿空气的相对湿度等于1时，湿空气为饱和湿空气，干球温度与湿球温度相等。,干、湿球温度之差可以表征空气相对湿度的大小，它们之间的关系可以表达为,根据干湿球温度计测量的干、湿球温度就可以由上式确定空气相对湿度的大小。,
