1、第七章 理想混合气体和湿空气,第一节 理想混合气体第二节 湿空气第三节 湿空气的h-d图第四节 湿空气的典型过程,基本要求：,1。熟练掌握理想混合气体的有关定律、基本概 念和基本计算2。熟练掌握湿空气的有关基本概念3。掌握湿空气的h-d图4。了解湿空气的典型过程,压力P低比体积v=V/m 大,理想气体假设：（1）分子是弹性的、不占据体积的质点 （无质量、无大小） （2）分子间无相互作用力,实际工程上，O2、N2、H2、CO等及其混合空气、燃气、烟气等工质，在通常使用的温度、压力下都可作为理想气体处理。,水蒸气、氟利昂蒸汽、氨蒸汽，由于温度很高，离液态不远，不可作为理想气体,1、质量分数,一、理
2、想混合气体的分数（成分：三种表示方法）,已知理想混合气体由n种理想气体组成，其中任一种组成气体的质量为mi ，分体积为Vi，千摩尔数为ni(i=1,2,n)，则理想混合气体的分数分别为,混合气体总质量,第i种组成气体的质量分数,第一节 理想混合气体,理想混合气体：由若干不同理想气体所组成。,与单一理想气体具有相同的性质,2、体积分数,第i种组成气体的体积分数,由,由状态方程有,3、摩尔分数,混合气体总摩尔数,第i种组成气体的摩尔分数,（混合气体的体积分数和摩尔分数在数值上是相等的）,T 、VPiT、 P Vi,分压力和分体积,道尔顿分压定律,（一）道尔顿分压定律,（二）分体积 定律,（亚美格分
3、体积定律）,所以，得到分体积定律,二、分压定律与分体积定律,三、理想混合气体的摩尔质量和气体常数 （折合气体常数）,M混合物的折合分子质量,将混合气体折合成某种假想的单质理想气体，该假想气体的气体常数称为 折合气体常数R,四、理想混合气体的比热容、热力学能、焓和熵,理想气体的分子间没有相互作用力，分子自身也不占有体积。可以认为在混合气体中，任何一种组元所处的状态不受其他组元存在的影响，其比热容、热力学能、焓、熵可由各组成气体的性质及其在混合气体中的比例来计算。,1、比热容,单位数量的物质，在温度升高1K所需的热量,对第i种组分,理想混合气体的质量比热 容,理想混合气体的容积比热容,理想混合气体
4、的摩尔热容,气体的数量单位有：质量、容积、摩尔,热容的种类,思考： 对同一种物质来讲，同样是比热容，同样是定容热容，热容是一个常数吗？,故 ，热容不是一个常数，即使过程特性一定。,理想气体只与温度有关，因为分子间无相互作用力，无内位能,工程上温度范围变化不大，把比热容看做与温度无关，此时的比热容称为定值比热容。,2、热力学能、焓和熵,理想混合气体的热力学能为各组成气体热力学能之和,焓：定义工质热力状态参数之一，表示工质所含的全部热能，等于该工质的内能加上其体积与绝对压力的乘积 ：H=U+pV（h=u+pdV）,理想混合气体的焓和比焓,理想混合气体的熵和比熵,* 熵不仅与温度有关，而且还与压力有
5、关。因为温度为T的组成气体单独存在于体积V中，其分压力为Pi，所以计算组成气体比熵的变化量时应采用其分压力Pi ，而不是理想混合气体的压力P，即,例1 某船烟囱每秒排出绝对压力为0.11Mpa、温度为300的烟气60m3，由烟气分析器测得烟气的摩尔分数如下所示，试求每秒排出烟气的质量以及各组成气体的质量。,解： 根据理想气体状态方程，先求出烟气的总摩尔数,第二节 湿空气,一、干空气和湿空气,含水蒸汽的空气称为湿空气。完全不含有水蒸汽的空气称为干空气。,湿空气是干空气与水蒸汽的混合物。干空气可视为理想气体,而存在于大气中的水蒸汽,由于其压力通常是很小的，所以它的比体积很大，分子间距离足够远，也可
6、以作为理想气体处理。所以，湿空气这种干空气和水蒸汽的混合物是一种特殊的理想气体混合物；其中水蒸汽的含量会由于蒸发和凝结而有所改变，这是与不凝结性气体组成的混合气体的不同之处。,二、湿空气的分类,未饱和空气,饱和空气,干空气+过热蒸汽,干空气+饱和水蒸汽,1、干球温度：ab t,3、湿球温度：绝热饱和温度；a c tw,露点是湿空气的一个重要状态参数。在空气调节中,为了减少湿空气中水蒸汽的含量,可设法使湿空气冷却到温度低于露点,水蒸汽便以水滴形式析出。露点对柴油机的低温腐蚀以及锅炉的运行管理有较大的影响。锅炉尾部的受热面以及空气预热器的堵灰和腐蚀,就是由于受热面的金属温度低于烟气中水蒸汽和二氧化
7、硫气体的露点之故。一旦出现结露,如果水蒸汽和二氧化硫气体凝结,在受热面上将形成硫酸、就会造成严重腐蚀。防止堵灰和腐蚀的主要原则是设法避免烟气中的水蒸汽结露。,四、湿空气的湿度1.含湿量 一定容积的湿空气中水蒸汽质量与干空气质量之比,称为湿空气的“含湿量”,用表示,其单位为kg水蒸汽kg干空气。 含湿量不是以1kg湿空气为计算的基准,而是以1kg干空气作为计算的基准的。,由于湿空气可视为理想气体,对水蒸汽和干空气分别有,由上式可见,当pb一定时,湿空气的含湿量与水蒸汽分压力pv之间有着一一对应的关系, 因此,当pb一定时,对湿空气加热或冷却,如保持不变,则pv不变。,2、相对湿度湿空气中水蒸汽分
8、压力与湿空气温度下水蒸汽饱和压力之比,称为“相对湿度”,用表示,即 当1，pvps ,这时湿空气中水蒸汽为饱和蒸汽,即1的湿空气为饱和空气；当1， pv ps ,这时湿空气中水蒸汽为过热蒸汽,即1的湿空气为未饱和空气；当0， pv 0,这是不含有水蒸汽的情况,因此可将干空气视为0的“湿”空气。,绝对湿度与体积有关，由于空气的体积随温度而变，所以它并没有确定的比较基准，也不能完全说明湿空气距离饱和的程度。在热力过程计算中一般不用绝对湿度。,可见,不论湿空气温度如何,相对湿度表述了湿空气接近饱和空气的程度。 通常所谓空气的干湿程度,是指水在其中的蒸发速率而言； 相对湿度与蒸发速率直接有关:值愈大,
9、蒸发速率愈小。,3. 含湿量与相对湿度之间的关系,五、湿空气的焓,1kg干空气的比焓,与其混合的水蒸汽焓的和,称为“湿空气的比焓”,用符号表示。,0时干空气的焓为零，温度t时干空气的焓为,0 时水蒸气的焓为,温度t时水蒸气的焓为,以1kg干空气为基准的湿空气的比焓为t指空气的干球温度,第三节 湿空气的-图,1.等焓线2.等含湿量线3.等温线4.等相对湿度线5. 水蒸汽的饱和分压力pv与含湿量的关系曲线,例2-1 h-d图上任意一点都代表湿空气的一个状态，所以，只要知道湿空气的任意2个独立参数，就可以在h-d图上找出相应的状态点，并根据这个状态点，确定出其余参数,第四节 湿空气的典型过程（了解）
10、,一、空调装置工作概况,二、湿空气的几种典型过程,1.混合过程,即,点3位于1、2两点连线上,例7-2 某船空气调节装置回风量与新风量比值ma2/ma1=4，新风状态t1=-10C，=70%，室内回风t2=20C，=50%。求混合后湿空气的状态参数。,2、湿空气的加热过程,湿空气经过加热器被定压加热时,由于其中的水蒸汽质量未变,所以这一过程称为定含湿量过程，而且湿空气中水蒸汽的分压力和露点都不变。,、湿空气的冷却过程,分两种情况：若冷却器壁面温度高于该湿空气的露点温度，12。若冷却器壁面温度低于该湿空气的露点温度，1234。,.加湿过程,分两种情况：.喷水加湿过程工程上可近似地把喷水加湿过程按
11、定焓过程处理，12。.喷蒸汽加湿过程工程上可近似把喷蒸汽加湿过程按定温过程处理， 13。,本章小结：,1。理想混合气体的基本定律和基本概念1）道尔顿分压定律、亚美格分体积定律2）理想混合气体的分数（质量分数、体积分数和摩尔分数）3）理想混合气体的（M、R、C、U、h、S）4）理想混合气体的有关基本计算2。湿空气的基本概念1）湿空气（干空气+水蒸气）、饱和湿空气、未饱和湿空气2）干球温度、露点温度、湿球温度、水蒸气状态的P-V图和T-S图3）湿空气的湿度（含湿量d、相对湿度 、湿空气的焓h）3。湿空气的h-d图（定焓线、定含湿量线、定温线、定相对湿度线）4。了解湿空气的典型过程（混合、加热、冷却和加湿过程）,习题 P31： 2-1、2-2、2-3 P33: 2-15、2-18,
