水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程

1、水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程1 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程2 一、氣化 氣化 蒸發(fā)：通過液體表面進行的氣化現(xiàn)象，可以在任 何溫度下進行。 沸騰：在液體的內(nèi)部和表面同時發(fā)生的劇烈汽 化現(xiàn)象。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程3 冷卻塔的原理：需冷卻的水在水塔頂部通過管道向下 噴灑，另外水塔壁有吹風機，吹風機把空氣吹入，而 頂部有一個很大的抽風機，把空氣抽出塔頂，從而利 于氣流流動，加速水的降溫。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程4 二、液化 1)定義：物質(zhì)從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫做液化，也 可稱為凝結(jié)。 結(jié)論:液化是放熱過程。反之，汽化是吸熱過程。 液化放熱實例： （1）被100的水蒸氣燙傷比100的開水燙傷往 往要

2、嚴重得多水蒸氣液化時要放出大量的熱； （2）冬天手上哈氣口腔中的水蒸氣液化放 熱讓手變暖。 （3）用水壺燒水時壺口上的白氣水蒸氣液 化成的小水滴 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程5 p ts 飽和狀態(tài)：汽液兩相的分子數(shù)保持一定的數(shù)量而處于飽和狀態(tài)：汽液兩相的分子數(shù)保持一定的數(shù)量而處于 動態(tài)平衡狀態(tài)。動態(tài)平衡狀態(tài)。 ss ( )pf t 三、飽和狀態(tài) 飽和狀態(tài)：飽和狀態(tài)： 飽和蒸汽：飽和狀態(tài)下的蒸汽； 飽和水： 飽和狀態(tài)下的水。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程6 1) 1)水變?yōu)檎羝袃煞N方法：水變?yōu)檎羝袃煞N方法： dp=0 dp=0，t t ；dt=0,p dt=0,p 。 2 2）蒸汽變?yōu)樗膬煞N方法：

3、）蒸汽變?yōu)樗膬煞N方法： dp=0 dp=0，t t ；dt=0,p dt=0,p 。 三、水與水蒸氣的相變方法 電廠的舉例：給水泵、凝結(jié)水泵以及鍋爐汽包。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程7 第二節(jié) 水蒸氣的定壓產(chǎn)生過程 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程8 p tts v ( , )v h s (,)v h s a bc de 預熱階段預熱階段 汽化階段汽化階段 過熱階段過熱階段 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程9 p tts v ( , )v h s (,)v h s v wv m x mm a bc de rhh s tt 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程10 cr 22.064 MPap cr 373.99t cr

4、0.003106v 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程11 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程12 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程13 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程14 0.00061kJ/kg0 kJ/kghupv 1 x vxvx vvx vv 1 x hxhx hhx hh 1 x sxsx ssx ss 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程15 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程16 0w )( 21 ppvwt 21 2121 ()() quu hhpp v 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程17 21 21221 1 () ()() wqu T ss hhp vp v 2121 ()() t wqh T sshh 2 21 1 d()qT s

5、T ss 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程18 0 t w 21 qhh 21 ()wp vv 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程19 0q 12t whh 21 uuw 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程20 e.g.e.g.：P111 5-1P111 5-1，5-45-4 作業(yè)：作業(yè)：P126 5-1P126 5-1，5-45-4 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程21 濕空氣：含有水蒸氣的空氣。濕空氣：含有水蒸氣的空氣。 干空氣：完全不含水蒸氣的空氣。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，則必須考慮等對空氣中的水

6、蒸氣特殊敏感的領(lǐng)域，則必須考慮 空氣中水蒸氣的影響。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：的分壓力與干空氣的分壓力之和： av ppp 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程22 1. 1. 未飽和濕空氣與飽和濕空氣未飽和濕空氣與飽和濕空氣 未飽和濕空氣：未飽和濕空氣： 飽和濕空氣：飽和濕空氣： 濕空氣中的水蒸氣未飽和，處于濕空氣中

7、的水蒸氣未飽和，處于 過熱狀態(tài)，濕空氣還能吸收水份。過熱狀態(tài)，濕空氣還能吸收水份。 vs pp T 濕空氣中的水蒸氣已飽和，濕空氣中的水蒸氣已飽和， 不能再吸收水份。不能再吸收水份。 vs pp T 定溫吸濕過程定溫吸濕過程1 13 3 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程23 2. 2. 露點露點 露點露點： 結(jié)露：結(jié)露： 濕空氣中的水蒸氣分壓力濕空氣中的水蒸氣分壓力pv v對應的飽和溫度對應的飽和溫度 Td稱為露點溫度，簡稱露點。稱為露點溫度，簡稱露點。 vs pp T 定壓降溫到露點，濕空氣中的水蒸氣飽和，定壓降溫到露點，濕空氣中的水蒸氣飽和， 凝結(jié)成水（過程凝結(jié)成水（過程1 12 2）。）。 結(jié)霜

8、：結(jié)霜： d 0 CT 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程24 3. 3. 絕對濕度、相對濕度和含濕量絕對濕度、相對濕度和含濕量 濕度：濕空氣中水蒸氣的含量。濕度：濕空氣中水蒸氣的含量。 （1 1） 絕對濕度絕對濕度 1m 1m3 3的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為濕空氣的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：絕對濕度，即濕空氣中水蒸氣的密度： v v g,v pm VR T 飽和濕空氣的絕對濕度達到最大值飽和濕空氣的絕對濕度達到最大值 TR p vg, s s g,v 3 v 8.5145J/(mol K) 461.5 18.016 10 kg/mol R R M 水

9、蒸氣的氣水蒸氣的氣 體常數(shù)：體常數(shù)： 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程25 （2 2） 相對濕度相對濕度 濕空氣的絕對濕度濕空氣的絕對濕度 與同溫度下飽和濕空氣的絕對與同溫度下飽和濕空氣的絕對 濕度濕度 之比稱為濕空氣的相對濕度。之比稱為濕空氣的相對濕度。 v s s v s v p p 飽和濕空氣飽和濕空氣 干空氣干空氣 未飽和濕空氣未飽和濕空氣 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。相對濕度越大，空氣越濕潤，吸水能力越低。 1 01 0 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程26 （3 3） 含濕量含濕量 在濕空氣中，與單位質(zhì)量

10、干空氣共存的水蒸氣的在濕空氣中，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。質(zhì)量，稱為濕空氣的含濕量或比濕度。 a v a v m m dkg/ /kg(干空氣干空氣) ) TR p vg, v v TR p ag, a a s s 622. 0 pp p d 據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：據(jù)理想氣體狀態(tài)方程： g,v 461.5J/(kg K)R g,a 287 J/(kg K)R 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程27 4. 4. 濕空氣的相對分子質(zhì)量、氣體常數(shù)及密度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)量干空氣的相對分子質(zhì)量: : 97.28 ar, M 水蒸氣的相對

11、分子質(zhì)量水蒸氣的相對分子質(zhì)量: : 016.18 vr, M rar,avr,v av r,ar,v MMM pp MM pp v r,ar,ar,v p MMM p v 28.97 10.954 p p 濕空氣的平均相對分子質(zhì)量濕空氣的平均相對分子質(zhì)量: : 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程28 濕空氣的氣體常數(shù)濕空氣的氣體常數(shù) g v 287 J/(kg K) 1 0.378 v R R p M p 濕空氣的密度濕空氣的密度: :每立方米濕空氣所具有的質(zhì)量。每立方米濕空氣所具有的質(zhì)量。 av av mm V T p RRTR p v vg,ag,ag, 11 av g,ag,v pp R TR T

12、 T p T p s 001317. 0 287 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程29 5. 5. 濕空氣的焓濕空氣的焓 濕空氣的焓：濕空氣的焓： vvaa hmhmH 濕空氣的比焓：濕空氣的比焓： va a dhh m H h kJ/kg（干空氣）（干空氣） 工程上，取工程上，取0 C時干空氣、飽和水的焓為零，即時干空氣、飽和水的焓為零，即 ha= 0 、 hv= 0 1.005(2501 1.863 )htdt 1.005 ap hc tt v 2501 1.863ht 溫度溫度t下干空氣和水蒸氣的焓分別為下干空氣和水蒸氣的焓分別為 溫度溫度t下干濕空氣的焓為下干濕空氣的焓為 kJ/kg（干空氣）

13、（干空氣） 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程30 6. 6. 濕空氣的焓濕圖濕空氣的焓濕圖 濕空氣的焓濕空氣的焓- -濕圖是濕空氣工程計算的重要工具。濕圖是濕空氣工程計算的重要工具。 （1 1） 定焓線簇定焓線簇 h0 、h1、 h2 、h3 （2 2） 定含濕量線簇定含濕量線簇 d1、 d2 、d3 （3 3） 定溫線簇定溫線簇 t0 、t1、 t2 、t3 （4 4） 定相對濕度線簇定相對濕度線簇 1、 2 、 3 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程31 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程32 1. 1. 加熱吸濕過程加熱吸濕過程 工程上的干燥處理過程，如谷物、木材、藥材、紡工程上的干燥處理過程，如谷物、木材、藥材、

14、紡 織品、食品、造紙等許多烘干工藝?？椘?、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。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，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，濕空氣的吸濕但隨著溫度升高，相對濕度降低，濕空氣的吸濕 能力增強。能力增強。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程33 在焓在焓- -濕圖中濕空氣的加熱過程如濕圖中濕空氣的加熱過程如1 12 2所

15、示。所示。 加熱后的濕空氣送入干加熱后的濕空氣送入干 燥室吸收被干燥物料的水燥室吸收被干燥物料的水 份。如果忽略干燥室與外份。如果忽略干燥室與外 界的熱量交換，物料中水界的熱量交換，物料中水 份蒸發(fā)所吸收的潛熱完全份蒸發(fā)所吸收的潛熱完全 來自濕空氣，因此物料干來自濕空氣，因此物料干 燥過程對濕空氣來說是絕燥過程對濕空氣來說是絕 熱加濕過程，濕空氣的含熱加濕過程，濕空氣的含 濕量濕量d 和相對濕度和相對濕度 增加，增加， 其焓值基本不變，如其焓值基本不變，如2 23 3 所示。所示。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程34 2. 2. 冷卻去濕過程冷卻去濕過程 濕空氣被冷卻時，溫濕空氣被冷卻時，溫 度降低

16、。在溫度降至露度降低。在溫度降至露 點前其含濕量保持不變，點前其含濕量保持不變， 相對濕度逐漸增加。當相對濕度逐漸增加。當 相對濕度達到相對濕度達到1時，時， 濕空氣飽和，如果再繼濕空氣飽和，如果再繼 續(xù)冷卻，則析出水份，續(xù)冷卻，則析出水份， 過程將沿著的飽和曲線過程將沿著的飽和曲線 向含濕量減少、溫度降向含濕量減少、溫度降 低的方向進行，如低的方向進行，如1 12 2 所示。所示。 水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程35 干濕球溫度計由兩個溫度計構(gòu)成，如圖所示。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良好如果將干濕球溫度計置于通風良好 的濕空氣中，由于濕球溫度計上濕布的濕空氣中，由