理想气体混合物及湿空气(精品).ppt

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1、第十二章理想气体混合物及湿空气第十二章理想气体混合物及湿空气教学目标：教学目标：教学目标：教学目标：使学生掌握理想气体混合物的计算；使学生掌握理想气体混合物的计算；使学生掌握理想气体混合物的计算；使学生掌握理想气体混合物的计算；了解空调工程中，湿空气是如何进行了解空调工程中，湿空气是如何进行了解空调工程中，湿空气是如何进行了解空调工程中，湿空气是如何进行调节的，并能进行湿空气各种过程的调节的，并能进行湿空气各种过程的调节的，并能进行湿空气各种过程的调节的，并能进行湿空气各种过程的热力计算。了解冷却塔的原理。热力计算。了解冷却塔的原理。热力计算。了解冷却塔的原理。热力计算。了解冷却塔的原理。知知

2、知知 识识识识 点：点：点：点：湿空气的性质；湿空气的焓湿图；湿空气的性质；湿空气的焓湿图；湿空气的性质；湿空气的焓湿图；湿空气的性质；湿空气的焓湿图；湿空气的基本热力过程。湿空气的基本热力过程。湿空气的基本热力过程。湿空气的基本热力过程。重重重重 点：点：点：点：湿空气的湿空气的湿空气的湿空气的h-dh-d图的使用，它是学习图的使用，它是学习图的使用，它是学习图的使用，它是学习通风空调等课程不可缺少的理论基础。通风空调等课程不可缺少的理论基础。通风空调等课程不可缺少的理论基础。通风空调等课程不可缺少的理论基础。难难难难 点：点：点：点：由于学生未接触专业课程，因此由于学生未接触专业课程，因此

3、由于学生未接触专业课程，因此由于学生未接触专业课程，因此湿空气在工程上进行的各种热力过程湿空气在工程上进行的各种热力过程湿空气在工程上进行的各种热力过程湿空气在工程上进行的各种热力过程及其计算是本章难点。及其计算是本章难点。及其计算是本章难点。及其计算是本章难点。Basic principle of gas mixture(考虑气体考虑气体混合物的基本原则混合物的基本原则)：12-1 理想气体混合物理想气体混合物1.1.1.1.混合气体内部无化学反应，成分不变；混合气体内部无化学反应，成分不变；混合气体内部无化学反应，成分不变；混合气体内部无化学反应，成分不变；2.2.2.2.各组元气体都有理

4、想气体的性质；各组元气体都有理想气体的性质；各组元气体都有理想气体的性质；各组元气体都有理想气体的性质；3.3.3.3.混合后仍具有理想气体的性质；混合后仍具有理想气体的性质；混合后仍具有理想气体的性质；混合后仍具有理想气体的性质；4.4.4.4.各组元气体彼此独立，互不影响。各组元气体彼此独立，互不影响。各组元气体彼此独立，互不影响。各组元气体彼此独立，互不影响。即理想气体混合物可看作即理想气体混合物可看作即理想气体混合物可看作即理想气体混合物可看作R Rg g混混混混和和和和MM混混混混的的的的“某种某种某种某种”理想气理想气理想气理想气体。体。体。体。12-1 理想气体混合物理想气体混合

5、物分压力定律分压力定律Dalton Dalton 分分分分压压力定律力定律力定律力定律 混合气体的混合气体的混合气体的混合气体的总压总压力等于各力等于各力等于各力等于各组组成气体分成气体分成气体分成气体分压压力之力之力之力之总总和。和。和。和。分容分容积定律定律 AmagatAmagat分容积定律分容积定律分容积定律分容积定律:理想气体的分体积之和等于混合气体的总体积理想气体的分体积之和等于混合气体的总体积理想气体的分体积之和等于混合气体的总体积理想气体的分体积之和等于混合气体的总体积.相对成分相对成分相对成分相对成分=分分分分 量量量量 总总总总 量量量量相对成分相对成分相对成分相对成分 混

6、混混混 合合合合 气气气气 体体体体质量质量质量质量kg kg kg kg 摩尔数摩尔数摩尔数摩尔数kmol kmol kmol kmol 容积容积容积容积m m m m3 3 3 3项项项项 目目目目 第第第第i i i i种组成气体种组成气体种组成气体种组成气体绝对成分绝对成分绝对成分绝对成分混合气体的折合摩尔质量及折合气体常数混合气体的折合摩尔质量及折合气体常数混合气体成分的几种表示方法：混合气体成分的几种表示方法：混合气体成分的几种表示方法：混合气体成分的几种表示方法：体积分数：体积分数：体积分数：体积分数：V V V Vi i i i为分体积为分体积为分体积为分体积质量分数：质量分数

7、：质量分数：质量分数：摩尔分数：摩尔分数：摩尔分数：摩尔分数：混合气体折合摩尔质量混合气体折合摩尔质量混合气体折合摩尔质量混合气体折合摩尔质量混合气体的折合气体常数混合气体的折合气体常数混合气体的折合气体常数混合气体的折合气体常数wi、xi、i的转算关系的转算关系1.1.c c2.2.u u3.3.h h4.4.s s12-2 c,u,h,s of mixed ideal gas4.4.Um,HmUm,Hm4.4.s s12-2 c,u,h,s of mixed ideal gas S S同理：同理：同理：同理：12-2 c,u,h,s of mixed ideal gas12-3湿空气湿空气

8、涉及湿空气的常涉及湿空气的常涉及湿空气的常涉及湿空气的常见见的工的工的工的工业过业过程程程程 空空空空气气气气温温温温度度度度与与与与湿湿湿湿度度度度调调节节过过程程程程、物物物物体体体体的的的的干干干干燥燥燥燥过过程程程程、冷冷冷冷却却却却水塔中的水冷却水塔中的水冷却水塔中的水冷却水塔中的水冷却过过程等。程等。程等。程等。一、干空气与湿空气一、干空气与湿空气一、干空气与湿空气一、干空气与湿空气 干空气干空气干空气干空气不含水蒸气的空气称为干空气。不含水蒸气的空气称为干空气。不含水蒸气的空气称为干空气。不含水蒸气的空气称为干空气。湿空气湿空气湿空气湿空气含水蒸气的空气称为湿空气。含水蒸气的空气

9、称为湿空气。含水蒸气的空气称为湿空气。含水蒸气的空气称为湿空气。湿空气湿空气湿空气湿空气=干空气水蒸气干空气水蒸气干空气水蒸气干空气水蒸气12-3湿空气湿空气分析湿空气分析湿空气分析湿空气分析湿空气时时假定：假定：假定：假定：把气相混合物看作是理想气体混合物；把气相混合物看作是理想气体混合物；把气相混合物看作是理想气体混合物；把气相混合物看作是理想气体混合物；当当当当蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽凝凝凝凝结结成成成成液液液液相相相相或或或或固固固固相相相相时时，液液液液相相相相或或或或固固固固相相相相中不包含溶解的空气；中不包含溶解的空气；中不包含溶解的空气；中不包含溶解的空气；空空空空气气气气的的的的存存

10、存存在在在在不不不不影影影影响响响响蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽与与与与其其其其凝凝凝凝聚聚聚聚相相相相之之之之间间的的的的相平衡。相平衡。相平衡。相平衡。12-3湿空气湿空气下下下下标约标约定：定：定：定：a a干空气干空气干空气干空气v v水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气s s饱饱和水蒸气和水蒸气和水蒸气和水蒸气 无下无下无下无下标为标为湿空气参数湿空气参数湿空气参数湿空气参数湿空气湿空气湿空气湿空气=干空气干空气干空气干空气(dry air)+(dry air)+水蒸气水蒸气水蒸气水蒸气(water vapor)(water vapor)湿空气是理想气体混合物湿空气是理想气体混合物湿空气是理想气体混合物湿空

11、气是理想气体混合物一一.未饱和湿空气未饱和湿空气(unsaturated air)和饱和和饱和湿空气湿空气(saturated air)所以空气饱和与否取决于所以空气饱和与否取决于所以空气饱和与否取决于所以空气饱和与否取决于t t，p pv空气中的水蒸气空气中的水蒸气空气中的水蒸气空气中的水蒸气如如如如或：温度为或：温度为或：温度为或：温度为t t的湿空气，当的湿空气，当的湿空气，当的湿空气，当p pv vptd）1 12 2 =100%=100%h h0 0h h2 20 0h h1 1t t1 1t t2 2t t0 0 0 0湿空气的加热和冷却过程在焓湿空气的加热和冷却过程在焓湿空气的加

12、热和冷却过程在焓湿空气的加热和冷却过程在焓湿图上的表示湿图上的表示湿图上的表示湿图上的表示 1 1热空气热空气热空气热空气2 2冷空气冷空气冷空气冷空气2 2喷淋水喷淋水喷淋水喷淋水二、湿空气的绝热加湿过程二、湿空气的绝热加湿过程 H H1 1H H wwH H2 21.1.喷水绝热加湿过程的热力学分析喷水绝热加湿过程的热力学分析喷水绝热加湿过程的热力学分析喷水绝热加湿过程的热力学分析能量平衡方程（能量平衡方程（能量平衡方程（能量平衡方程（ww0 0）等式两边同除以等式两边同除以等式两边同除以等式两边同除以 mma a ，（，（，（，（QQ0 0）因因因因比起比起比起比起h h1 1和和和和h

13、 h来要小得多来要小得多来要小得多来要小得多,所以在实际计算时所以在实际计算时所以在实际计算时所以在实际计算时QQ0 0加湿量加湿量加湿量加湿量可近似取可近似取可近似取可近似取2.2.喷蒸汽绝热加湿过程的热力学分析喷蒸汽绝热加湿过程的热力学分析喷蒸汽绝热加湿过程的热力学分析喷蒸汽绝热加湿过程的热力学分析同理，由能量平衡方程得同理，由能量平衡方程得同理，由能量平衡方程得同理，由能量平衡方程得 H H1 1H H s sH H2 2含含含含湿湿湿湿量量量量增增增增加加加加、相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度增增增增加加加加、温温温温度度度度减减减减小小小小，焓焓焓焓不不不不变变变变或增大。或增大。或

14、增大。或增大。热空气热空气热空气热空气冷空气冷空气冷空气冷空气2 2冷流体冷流体冷流体冷流体凝结水凝结水凝结水凝结水三、湿空气的冷却去湿过程三、湿空气的冷却去湿过程1 12 2H H1 1H H wwH H2 21.1.湿空气冷却去湿过程的热力学分析湿空气冷却去湿过程的热力学分析湿空气冷却去湿过程的热力学分析湿空气冷却去湿过程的热力学分析能量平衡方程能量平衡方程能量平衡方程能量平衡方程等式两边同除以等式两边同除以等式两边同除以等式两边同除以 mma a，得冷却水带走的热量，得冷却水带走的热量，得冷却水带走的热量，得冷却水带走的热量QQ 凝结水量凝结水量凝结水量凝结水量kJ/kgkJ/kg（干空

15、气（干空气（干空气（干空气）2 2 1 1 =100%=100%h h2 2h ht t2 2t t1 11 12.2.湿空气的冷却去湿过程在焓湿空气的冷却去湿过程在焓湿空气的冷却去湿过程在焓湿空气的冷却去湿过程在焓-湿图上的表示湿图上的表示湿图上的表示湿图上的表示1 12 23 3四、湿空气的绝热混合过程四、湿空气的绝热混合过程H H 3 3H H 1 1H H 2 2混合过程的能量平衡方程为混合过程的能量平衡方程为混合过程的能量平衡方程为混合过程的能量平衡方程为 干空气的质量平衡方程干空气的质量平衡方程干空气的质量平衡方程干空气的质量平衡方程水蒸气质量平衡方程水蒸气质量平衡方程水蒸气质量平

16、衡方程水蒸气质量平衡方程 或写成或写成或写成或写成(1)(1)(2)(2)(3)(3)由由由由(1)(1)、(2)(2)、(3)(3)式可得式可得式可得式可得1.1.湿空气混合过程的热力学分析湿空气混合过程的热力学分析湿空气混合过程的热力学分析湿空气混合过程的热力学分析h h1 1h h2 2h h3 3100%100%1 12 23 3mma1a1mma2a22.2.湿空气混合过程在焓湿空气混合过程在焓湿空气混合过程在焓湿空气混合过程在焓湿图上的表示湿图上的表示湿图上的表示湿图上的表示加热器加热器加热器加热器干干干干物物物物料料料料出出出出口口口口空气出口空气出口空气出口空气出口干燥器干燥器

17、干燥器干燥器风机风机风机风机湿湿湿湿物物物物料料料料入入入入口口口口空空空空气气气气入入入入口口口口1 12 23 3热空气热空气热空气热空气五、干燥过程五、干燥过程五、干燥过程五、干燥过程 =100%=100%加加加加 热热热热干干干干燥燥燥燥1 12 23 3h h2 2t t2 2t t1 1 1 1 2 2 3 3干燥过程在焓干燥过程在焓干燥过程在焓干燥过程在焓湿图上的表示湿图上的表示湿图上的表示湿图上的表示h h1 11212加热过程，加热过程，加热过程，加热过程，2323绝热加湿过程绝热加湿过程绝热加湿过程绝热加湿过程冷却水冷却水冷却水冷却水汽汽汽汽轮轮轮轮机机机机排排排排汽汽汽汽

18、凝凝凝凝结结结结水水水水凝凝凝凝汽汽汽汽器器器器湿空气出口湿空气出口湿空气出口湿空气出口冷却水池冷却水池冷却水池冷却水池水泵水泵水泵水泵3 32 2冷空气入口14 4补水补水补水补水冷却水出口冷却水出口冷却水出口冷却水出口六、六、冷却塔冷却塔H H w3 w3H H 1 1H H 2 2H H w4 w4 能量方程平衡方程能量方程平衡方程能量方程平衡方程能量方程平衡方程 质量平衡方程质量平衡方程质量平衡方程质量平衡方程或或或或(1)(1)(2)(2)即即即即冷冷冷冷却却却却塔塔塔塔湿湿湿湿空空空空气气气气过过过过程程程程的的的的热热热热力力力力学学学学分分分分析析析析或或或或(1)(1)(2)(2)将将将将(2)(2)式代入（）式，整理得所需干空气的质量式代入（）式，整理得所需干空气的质量式代入（）式，整理得所需干空气的质量式代入（）式，整理得所需干空气的质量Homework12-1112-18