理想氣體混合物和濕空氣

理想氣體混合物和濕空氣第一頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日基本知識(shí)點(diǎn)1.理解絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量、飽和度、濕空氣密度3.熟練使用濕空氣的焓濕圖。

4.掌握濕空氣的基本熱力過(guò)程的計(jì)算和分析。

2.干球溫度、濕球溫度、露點(diǎn)溫度和角系數(shù)等概念的定義式及物理意義。第二頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日第九章

理想混合氣體和濕空氣Ideal-GasMixturesandWetAir第三頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日研究對(duì)象

無(wú)化學(xué)反應(yīng)的理想氣體混合物例：鍋爐煙氣CO2,CO,H2O,N2燃?xì)廨啓C(jī)中的燃?xì)饪照{(diào)工程中的濕空氣水蒸氣含量低，稀薄，當(dāng)作理想氣體水蒸氣含量可變化，單獨(dú)研究第四頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日本章主要內(nèi)容

1、成分描寫(xiě)2、分壓定律和分容積定律3、混合物參數(shù)計(jì)算4、濕空氣第五頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日§9-1混合氣體的成分

第i種組元?dú)怏w的質(zhì)量成分：設(shè)混合氣體由1,2,3,…,i,…k種氣體組成各組元質(zhì)量成分之和為1MassFraction第六頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日摩爾成分molefraction設(shè)混合氣體由1,2,3,…,i,…k種氣體組成摩爾數(shù)第i種組元?dú)怏w的摩爾成分：各組元摩爾成分之和為1第七頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日平均摩爾質(zhì)量M和折合氣體常數(shù)R設(shè)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為M，摩爾數(shù)為n，則混合氣體質(zhì)量折合氣體常數(shù)平均摩爾質(zhì)量為MGasconstantofgasmixture第八頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日與xi的換算已知xi第九頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日§9-2

分壓定律和分容積定律Dalton’slawofadditivepressures:Thepressureofagasmixtureisequaltothesumofthepressureseachgaswouldexertifitexistedaloneatthemixturetemperatureandvolume

pTVpTVpTVpTV分壓力pipartialpressure第十頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日分壓定律pTVpTVpTVpTV分壓力pi第十一頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日壓力是分子對(duì)管壁的作用力分壓定律的物理意義混合氣體對(duì)管壁的作用力是組元?dú)怏w單獨(dú)存在時(shí)的作用力之和理想氣體模型1.分子之間沒(méi)有作用力2.分子本身不占容積

分壓力狀態(tài)是第i種組元?dú)怏w的實(shí)際存在狀態(tài)第十二頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日質(zhì)量成分與混合物氣體常數(shù)kJ/kg.K第十三頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日Amagat’slawofadditivevolumes:

Thevolumeofagasmixtureisequaltothesumofthevolumeseachgaswouldoccupyifitexistedaloneatthemixturetemp.andpressure

pTVpTVpTVpTV分容積Vipartialvolume第十四頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日分容積定律pTVpTVpTVpTV分容積Vi容積成分＝摩爾成分volumefraction第十五頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日為什么引入分容積定律混合氣體的測(cè)量成分分析儀

得到

分壓力狀態(tài)是第i種組元?dú)怏w的實(shí)際存在狀態(tài)第十六頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日§9-3混合氣體的參數(shù)計(jì)算質(zhì)量，摩爾數(shù)，壓力，容積，內(nèi)能，焓，定壓比熱容，定容比熱容，熵，Ex總參數(shù)加和性總參數(shù)是各組元在分壓力狀態(tài)下的分參數(shù)之和（除總?cè)莘e）第十七頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日混合物總參數(shù)的計(jì)算質(zhì)量守恒摩爾數(shù)守恒

分壓定律第十八頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日混合物比參數(shù)的計(jì)算加權(quán)性[kJ/kg][kJ/kmol]注意：各組成氣體混合氣體內(nèi)能第十九頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日混合物比參數(shù)的計(jì)算[kJ/kg][kJ/kmol]注意：各組成氣體混合氣體焓第二十頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日混合物比參數(shù)的計(jì)算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]定壓比熱容[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]定容比熱容第二十一頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日混合物比參數(shù)的計(jì)算[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]熵[kJ/kg.K][kJ/kmol.K]ex第二十二頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日混合物容積的計(jì)算分容積定律總?cè)莘e比容[m3/kg][m3/kmol]第二十三頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日§9-4同T同p下理想氣體絕熱混合熵增

典型的不可逆過(guò)程ABp

TxA

p

TxB

p

T1molA+B第二十四頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日§9-4同T同p下理想氣體絕熱混合熵增ABp

TxB

p

TxA

p

T1molA+B多組元第二十五頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日同T同p下理想氣體絕熱混合熵增的說(shuō)明1、混合熵增僅與xi有關(guān)，與氣體種類無(wú)關(guān)0.2kmolO2與0.8kmolN2，同T同p下混合成1kmol0.2kmolH2與0.8kmolO2，同T同p下混合成1kmol混合熵增2、似乎同種氣體同T同p下混合熵增也等于上式但根據(jù)熵的廣延性，同種氣體同T同p下混合熵增等于0吉布斯佯謬無(wú)分壓力概念第二十六頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日同T同p下理想氣體絕熱混合Ex損失ABp

TxA

p

TxB

p

T1molA+B混合前混合后混合前后Ex損失第二十七頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日同T同p下理想氣體絕熱混合焓Ex損失第二十八頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日舉例O2N2絕熱剛性容器中，p1,O2=0.5MPa,nO2=0.6kmol的氧氣與p1,N2=0.8MPa,nN2=0.4kmol氮?dú)鈱?shí)現(xiàn)等溫混合，試求混合氣體的壓力和混合熵增。解：第二十九頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日舉例解答O2N2第三十頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日舉例解答混合熵增第三十一頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日舉例解答混合熵增第三十二頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日舉例若兩種氣體皆為氧氣，混合氣體的壓力和混合熵增又為多少。第三十三頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日2．8混合氣體的性質(zhì)

混合氣體的分壓力

:維持混合氣體的溫度和容積不變時(shí)，各組成氣體所具有的壓力

道爾頓分壓定律:維持混合氣體的溫度和壓力不變時(shí)，各組成氣體所具有的容積。阿密蓋特分容積定律：混合氣體的總?cè)莘eV等于各組成氣體分容積Vi之和。即：混合氣體的分容積：第三十四頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日有關(guān)定義質(zhì)量成分定義式：容積成分定義式：摩爾成分定義式：某組元?dú)怏w的質(zhì)量混合氣體總質(zhì)量某組元?dú)怏w的容積混合氣體總?cè)莘e組元?dú)怏w的摩爾數(shù)混合氣體總摩爾數(shù)第三十五頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日濕空氣＝（干空氣＋水蒸氣）空調(diào)、通風(fēng)、烘干、冷卻塔、儲(chǔ)存§11-1濕空氣的性質(zhì)濕空氣與一般理想混合氣體的最大區(qū)別水蒸氣的含量是變量!!分壓低理想混合氣體第三十六頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日冷卻塔照片第三十七頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日飽和蒸汽

1、未飽和濕空氣未飽和濕空氣和飽和濕空氣過(guò)熱蒸汽水蒸氣干空氣＋過(guò)熱水蒸氣pv<ps(T)

Tspvps加入水蒸氣，pv第三十八頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日2、飽和濕空氣未飽和濕空氣和飽和濕空氣干空氣＋飽和水蒸氣pv＝ps(T)

Tsps溫度一定，不能再加入水蒸氣第三十九頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日從未飽和到飽和的途徑Tspvps1、T加水蒸氣pvab3、pv不變，Tabaddc2、pv，Tac4、vaee結(jié)露Td露點(diǎn)溫度第四十頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日

Td=Ts(pv)結(jié)露與露點(diǎn)濕潤(rùn)的夏天水管上常出現(xiàn)水珠?

冷水管t=20oCTsdpv=0.04bar大氣溫度t=30oCtd=28.98oC干燥的冬天pv小，

td<0.0oC結(jié)霜結(jié)霧？

第四十一頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日濕空氣中所含水蒸氣的量濕空氣的濕度1、絕對(duì)濕度每1m3濕空氣中所含的水蒸氣的質(zhì)量kg水蒸氣/m3濕空氣絕對(duì)濕度T,pv下水蒸氣的密度不常用第四十二頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日2、相對(duì)濕度＝1飽和濕空氣

在相同的溫度下：相對(duì)濕度＝0

干空氣

0<<1

未飽和濕空氣

表明濕空氣與同溫下飽和濕空氣的偏離程度

反映所含水蒸氣的飽和程度

越干燥，吸水能力強(qiáng)

越濕潤(rùn)，吸水能力低

第四十三頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日3、含濕量濕空氣中干空氣的量總不變，以此為計(jì)算基準(zhǔn)

含濕量kg水蒸氣/kg干空氣？第四十四頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日以單位質(zhì)量干空氣為基準(zhǔn)，理想混合氣體kJ/kg干空氣工程上，取0oC時(shí)§11-2濕空氣的焓、熵和容積干空氣的焓水蒸氣的焓溫度t下飽和水的焓hv=0ha=0干空氣的焓第四十五頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日濕空氣的熵kJ/kg干空氣.K第四十六頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日濕空氣的容積1kg干空氣的濕空氣的容積m3/kg分壓定律第四十七頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日§11-3

濕球溫度無(wú)法直接測(cè)量,間接方法1.絕熱飽和溫度法d112mfTs12T2第四十八頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日濕球溫度2.

干濕球溫度法圖5-9干濕球溫度計(jì)t-twt-twt=tw=ts(pv)球面上蒸發(fā)熱=對(duì)流熱t(yī)w絕熱飽和溫度第四十九頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日干球溫度,濕球溫度與露點(diǎn)溫度圖5-9干濕球溫度計(jì)t=tw=tdTstwtdtt>tw>td第五十頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日§11-4

濕空氣的焓濕圖與熱濕比濕空氣的參數(shù)很多，有多少獨(dú)立的變量根據(jù)相律組元數(shù)2pb,h,d焓濕圖相數(shù)1固定pb=0.1MPa第五十一頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的結(jié)構(gòu)d=0干空氣dh2、

h線1、d線

h與

t

很接近

人為將

h旋轉(zhuǎn)135度

h135度第五十二頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的結(jié)構(gòu)dh3、t線正斜率的直線

h等干球溫度線t第五十三頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的結(jié)構(gòu)dh是一組向上凸的線

h等相對(duì)濕度線t4、

線飽和線

上部未飽和線

下部無(wú)意義

干空氣d=0

第五十四頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht4、

線ts=99.63oCd第五十五頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht5、

線d第五十六頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht6、露點(diǎn)tdpv下飽和濕空氣td第五十七頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht7、濕球溫度tw絕熱飽和溫度tdtwt第五十八頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日濕球溫度與絕熱飽和溫度d112mfTs12熱力學(xué)第一定律第五十九頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht8、熱濕比h-d圖上為直線ⅣⅠⅡⅢⅠ:Ⅱ:Ⅲ:Ⅳ:角系數(shù)：過(guò)程方向與特征第六十頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的結(jié)構(gòu)dhht8、熱濕比12已知初態(tài)1過(guò)程斜率已知可確定終態(tài)第六十一頁(yè)，共六十九頁(yè)，2022年，8月28日焓濕圖的