当前课程知识点：工程热力学（下） > 第9章 理想气体混合物和湿空气 > 9-9 湿空气的基本热力过程 > Video 9-9 湿空气的基本热力过程
我们下面这一小节就是来讨论一下
湿空气的几个基本热力过程
常用的几个
首先是单纯加热
或者是单纯冷却过程
所谓的单纯指的是什么
在这个过程中湿空气的
含湿量或者是比湿度d是不变的
我们示意图入口状态是1 出口状态是2
它与外界交换热量
吸热或者是放热我们用q来表示
然后右侧是我们的焓湿图的示意图
我们来看
如果说对这湿空气进行加热
它吸收的热量应该等于
焓的增加
加入的热量就等于焓的增加
所以说对湿空气
进行一个单纯加热
它的焓是增加的
在焓湿图上应该怎样表示
如果我们1点在这
它2点应该在什么地方
加热 单纯加热 焓增加 怎么样
那肯定是垂线上去 2点
也就是说
对湿空气进行一个单纯的加热
它的焓是增加的
然后你从这焓湿图上来看
2点的相对湿度比1点的相对湿度
是增加了还是减小了 减小了
对空气进行一个单纯的加热
可以使得它的相对湿度减小
相对湿度如果减小
这个湿空气的吸湿能力会怎么样
会增加的
所以我们干燥谷物
干燥粮食这些过程中
首先就是要对湿空气
进行一个单纯的一个加热
我们后面会讲
还有我们生活中
我们冬天 正好是这个季节
冬天取暖的时候
你会觉得这房间里怎么样
干燥
原因就是你对这空气进行加热了
然后它的相对湿度就减小了
所以你人就觉得干燥
然后我们再来看冷却
冷却也就是说它让湿空气放热
它的焓怎么样 就要减小
我们如果说对它进行冷却
我们的2′应该怎么样
2′应该是从1到2应该是垂线下来
那实际上我们夏天空调制冷
就是这样的一个
当然你在冷凝水出来之前是这样
冷凝水出来 那是我们下面要说的
对湿空气进行冷却
它的相对湿度是增加的
而我们的第二个过程就是
冷却去湿过程
讲这之前先问大家一个小问题
夏天你走到空调室外机
旁边的时候 是否注意到
它旁边一般来说有个白白的小管
那小管会往外面滴水
那水是哪来的
有想过吗
那个水是室内的蒸发器表面的冷凝水
通过白色的导管导出去的
那个蒸发器表面的温度低于室内
湿空气的露点温度 它就冷凝出来了
这就是我们现在要讲的
冷却去湿的过程
来看我们这焓湿图
我们从1冷却到2′然后再接着冷却
冷却到饱和湿空气这个位置
也就是3这一点
然后接着再往下冷 冷却到4点
这时候湿空气中部分的水蒸气
就要冷凝成水了
也就是说在这过程中
有部分的湿空气中的水蒸气变成了水
对于这个过程
冷却过程 所以它肯定是放热的
肯定是放热的
然后它放热量是多少
或者说我们需要冷却量是多少
那就用热力学第一定律表达式
交换的热量等于焓的变化量
我们再来看第三个 湿空气的热力过程
它是一个什么
是绝热加湿过程
这个也是我们生活中的一个小例子
比如说夏天的时候
夏天的时候当你往地面上洒一些水
当然瓷砖或者是水泥地面可以
地板是不好的
我往这个
夏天往地面上洒一些水的时候
过一会儿你会感觉什么
会感觉比之前凉爽 凉快了
也就是温度降低了
它为什么温度可以降低
因为洒在地面的水蒸发吸收的热量
使得空气的温度降低了
这个就是绝热加湿过程
我们刚才说了
水分蒸发到空气中去吸收了热量
所以使得空气的温度降低了
所以这个也叫做蒸发冷却过程
我们绝热加湿度过程
它还有个名字叫蒸发冷却过程
然后我们把它这个
热力学第一定律表达式写出来
然后这个q是等于0的
所以我们直接把0写上去
然后它等于焓的变化量
焓的变化量一个是出口的焓
然后减去入口的焓 入口有什么
有你进来的湿空气还有加入的水
但是加入水的d2-d1这个量很小
所以h2就近似地等于h1
所以绝热加湿过程
或者说蒸发冷却过程
又近似地可以看成等焓加湿过程
所以常说的等焓加湿
实际上就是绝热加湿过程
我们在焓湿图上
把这个过程表示出来
既然是一个等焓加湿
那这过程怎么样
一定在这等焓线上
我们如果说1点在这
2点应该在什么地方
它温度还要降低 还在等焓线上
它一定是在1点的右下方
比如说在这
那你看2点它的参数有什么特点
比湿度或者是含湿量d增加了
然后相对湿度增加了
然后温度下降了
这是绝热加湿的特点
我们再来看加热加湿过程
我们最开始讲的一个单纯的加热过程
然后这个既加热又加湿
热力学第一定律表达式
那就是热量等于焓的变化量
当然加入的湿那一部分
它一般来说很小
所以常常计算的时候
这加入的热量就等于
出口的焓减去入口的焓
然后我们再来看几个特殊的
加热加湿过程
如果温度不变
它就沿着等温线进行加湿
你看它的特点是什么
在这个过程中温度不变
但是含湿量是增加的
当然也可以沿着等相对湿度线来走
也就是说控制加入的热量
和加入的水蒸气
使得在这过程中
它的相对湿度保持不变
就是沿着这红线走
这是等相对湿度的
一个加热加湿的一种方式
然后我们来看最后一个过程
绝热混合过程
这个在空调的空气调节中
用的是非常多的
实际上就是说我调节房间的温度
或者是相对湿度
实际上它基本上都是用这种方式
也就是说有两股空气流
温度 含湿量不同
然后我通过
调整两股空气流的流量的比例
然后就可以调整
我的房间的温度和相对湿度
我们来看一下绝热混合过程
这是我们的示意图
左侧有两股空气流 下标分别是1和2
然后混合成右侧的一个出口3点的状态
我们来进行分析
首先是质量守恒
质量首先是干空气
1点的干空气的质量流率
加上2点的干空气的质量流率
就等于3点的 质量守恒
然后接下来是水蒸气的
水蒸气的质量应该等于
干空气的质量乘以比湿度
或者说含湿量
我们用方程2来表示
这是质量守恒的两个方程
我们由这两个方程得到什么
得到了1点的空气的质量流率
比上2点的空气的质量流率
它等于3点的含湿量
减去2点的含湿量
然后比上1点的含湿量
减去3点的含湿量
然后我们再来看一下
热力学第一定律的表达式
也就是能量守恒
用方程3来表示
然后由方程3和方程1
我们这两个表达式进行联立
我们得到这样一个表达式
它是质量流率与焓差的关系
前面一个是质量流率
与含湿量差的关系
这两个表达式左侧都是一样的
右侧就应该相等
然后我们把它再变换一下形式
h3减去h2比上d3减去d2
等于h1减去h3比上d1减去d3
实际上这就是这两个过程的角系数
热湿比 热的变化量与湿的变化量的比
那不就是热湿比或者角系数
然后我们再来看我们焓湿图
我们的1点入口的状态 比如说在这
然后2点的在这
那你混合后的
3点状态应该在什么地方
由这两个过程的热湿比相等
我们可以知道混合后的状态点
一定在1 2的这两个连线上
具体在什么位置
就跟这两个质量流率是成反比的
所以我们通过调整
1 2这两点的流率
我们就可以改变3点的位置
这就是我们绝热混合之后
它湿空气状态的位置
我们就可以确定
所以这是空调过程中
经常用的一种方法
刚才是我们湿空气的五个基本过程
我们介绍完了
然后我们来算一个
湿空气热力过程的一个例题
这个是非常有实际意义的一个题
我们一起来看一下 这个题是什么
已知空气它的大气压告诉你了
是0.1 MPa
然后它在1点时候的相对湿度是0.6
然后温度是20度
将空气预热到T2 50度
然后送入干燥室去烘干
谷物从干燥室排出来时
它的温度是多少 是30度
请你做什么
第一个请你求
在3点它的相对湿度是多少
第二个从干燥室每吸收1 kg水分
所需要的空气量 还有预热量
那我们一起来看一下
首先我们想把这过程画在图上
画在图上比较直观
分析起来就比较方便
首先我们来看1点
1点它的相对湿度是0.6
也就是60% 温度是20度
由这两个参数
我们这点就可以确定
然后下面是什么 2点是什么
预热至T2=50
这是一个什么过程
一个单纯的加热过程
所以应该是一个垂线向上
跟温度等于50度的线相交的地方
然后下面这过程是什么
是在干燥室里面的
干燥室里是一个什么过程
干燥室去干燥谷物
那就是一个什么 一个绝热加湿过程
对于湿空气而言它是加湿
对于谷物 水分被湿空气吸收了
对于谷物来说是被干燥的
而对于湿空气而言 是绝热加湿过程
绝热加湿过程又是怎样一个过程
我们来看一下这是我们前面
讲绝热加湿过程时候的表示图
我们在那讲过绝热加湿过程
近似地是一个等焓过程
也就是要沿着等焓线走的
那回到我们这
那你这3点在什么地方
那3点应该是过2点的等焓线
然后向右 应该是在这
我们这个问题的
三个状态点之间的关系
我们在焓湿图上
就非常清晰地表现出来了
那下面我们就开始来做具体的计算
它告诉你了 空气的压力
也就是大气压是多少
那你要如果去查图和软件
一定要是0.1 MPa的图或是软件
我们查图或查软件
然后利用我们t1的温度和相对湿度
然后就可以查出来
这状态1这一点的比湿度d
还有它的比焓我们写在这
然后2点 2点根据我们的d2就等于d1
也就是说它的含湿量你知道的
然后它温度也知道 也是两个参数
根据这两个参数
可以查图或查软件
把2点的焓值也可以查出来
然后是3点 3点怎么确定
3点我知道它的焓等于2点的焓
然后它的温度我知道 也是两个参数
它的相对湿度就查出来了 0.63
而且它的含湿量我们也给它查出来
后面我们计算要用的
我们刚才的问题
第一个问题是什么
让我们来求3点的相对湿度
我们算出来了
还有两个量它要我们来求
一个是从干燥室
每吸收1 kg水分所需要的空气量
还有你前面的预热量
然后我们就来看一下
我们来看一下
含1 kg干空气的湿空气
它所吸收的水分是多少
含1 kg干空气的湿空气所吸收的水分
这个是什么
实际上就是3点和2点的
含湿量的差值
实际上就是差值
我们算下来它等于8.1 g
当然是每千克干空气了
所以这就是1 kg的干空气
它可以吸收的水分
现在你来算一下
吸收1 kg水分所吸收的干空气是啥
那你就是1 kg的水分除以8.1
那就是吸收1 kg水分
所需要的干空气的量
但是它要你的是湿空气
它问你的湿空气的量多少
所以你还得把湿空气的量求出来
湿空气的量等于什么
等于干空气的量乘以1+d1
然后我就算出来了 然后那预热量
每吸收1 kg水分所需要的预热量
或者是加热量是什么
那就应该等于焓差
乘以干空气的量
为什么要用干空气
因为你那湿空气的比焓是什么
是每千克干空气的
那这就是我们对这道问题的计算
然后这个是我们
清华实体课同学的作业
跟前面一样
其他的同学可以选择来做
当然你也可以去对照
我们的题解来检查你掌握的情况
但是在这13题做个提醒
这里要用到饱和水蒸气
还有分压力的概念
你这两个概念清楚
这道题应该就不是很难
这一小节是湿空气的基本过程
我们讲了五个过程
单纯加热或者是冷却
然后加热加湿 然后绝热加湿
还有等等这些
对于这个过程大家理解就可以
知道它一些特点
还有对于湿空气的计算
我们能够掌握到我刚才讲的例题
还有作业这程度就可以了
我们第九章教材的所有的内容
我们到目前结束
它实际上 我开篇说了两大部分
前面是理想气体混合物
首先是混合物的成分
摩尔分数 质量分数
特别摩尔分数这个要非常清楚
然后是分压定律 分容积定律
分压定律它的基本内容是什么
各个组元的分压相加等于总压
各个组元分压等于什么
等于你这组元的
摩尔分数乘以总压
然后分压力的状态
是组元实际存在的状态
这点非常重要
也就是我们下面的
理想气体混合熵增的计算
应该是我们这一章的一个小重点
这个熵与压力是相关的
所以你计算熵的时候
一定是各个组元的分压力状态下
至于熵变的计算你是会的
第三章理想气体熵变的计算
你应该是很熟的
只不过是在混合物的时候
各个组元一定是在分压力状态下
后半部分是我们的湿空气
湿空气这块对于我们工程热力学
我们这课程来说最主要的要求
大家还是基本概念
湿空气的两个湿度
一个相对湿度
还有一个比湿度
它的含义
然后还有湿空气的三个温度
干球温度 湿球温度 露点温度
这三个温度的相对大小
一定要非常熟练和理解
甚至你应该会画在焓湿图上
湿空气的焓的计算式你应该知道
这一章的主要内容应该就是这样
-6-0 导引
-6-0 作业
-6-1 纯物质的热力学面及相图
-6-1 作业
-6-2 汽化与饱和
-6-2 作业
-6-3 水蒸气的定压发生过程
-6-3 作业
-6-4 水及水蒸气状态参数的确定及其热力性质图表
-6-4 作业
-6-5 水蒸气的热力过程
-6-5 作业
-第6章 章节小测验
-7-1 概述
-7-2 朗肯循环
-7-2 作业
-7-3 实际蒸汽动力循环分析
-7-3 作业
-7-4 蒸汽再热循环
-7-4 作业
-7-5 蒸汽回热循环
-7-5 作业
-7-6 热电联产循环
-7-6 作业
-7-7 燃气-蒸汽联合循环
-7-7 作业
-7-8* 高效及绿色发电技术
-第7章 章节小测验
-8-0 导引
-8-0 作业
-8-1 空气压缩制冷循环
-8-1 作业
-8-2 蒸气压缩制冷循环
-8-2 作业
-8-3 热泵
-8-3 作业
-8-4* 热泵与节能环保
-8-5 吸收式制冷循环
-8-5 作业
-8-6 其他形式制冷循环
-8-6 作业
-8-7* 制冷剂与环保
-第8章 章节小测验
-9-0 导引
-9-0 作业
-9-1 混合气体的成分
-9-1 作业
-9-2 分压定律与分容积定律
-9-2 作业
-9-3 混合气体参数的计算
-9-3 作业
-9-4 理想气体的混合熵增
-9-4 作业
-9-5 湿空气及其状态参数
-9-5 作业
-9-6 湿空气的焓及熵
-9-6 作业
-9-7 比湿度的确定及湿球温度
-9-7 作业
-9-8 湿空气的焓湿图与热湿比
-9-8 作业
-9-9 湿空气的基本热力过程
-9-9 作业
-9-10* 环保节水型冷却塔简介
-第9章 章节小测验
-10-0 导引
-10-0 作业
-10-1 研究热力学微分关系式的目的
-10-1 作业
-10-2 特征函数
-10-2 作业
-10-3 数学基础
-10-3 作业
-10-4 热系数
-10-4 作业
-10-5 熵、内能和焓的微分关系式
-10-5 作业
-10-6 比热容的微分关系式
-10-6 作业
-10-7 克拉贝龙方程和焦汤系数
-10-7 作业
-10-8 实际气体对理想气体性质的偏离
-10-8 作业
-10-9 维里方程
-10-9 作业
-10-10 经验性状态方程
-10-10 作业
-10-11 普遍化状态方程与对比态原理
-10-11 作业
-第10章 章节小测验
-11-1 概述
-11-1 作业
-11-2 热力学第一定律在反应系统中的应用
-11-2 作业
-11-3 化学反应过程的热力学第一定律分析
-11-3 作业
-11-4 化学反应过程的热力学第二定律分析
-11-4 作业
-11-5 理想气体的化学平衡
-11-5 作业
-11-6 热力学第三定律及绝对熵
-11-6 作业
-第11章 章节小测验
-期末考试
