S23-3水冷却的理论基础
§23-3水冷却的理论基础
一、湿空气的性质：多种气体（干空气）(N2、O2)CO......1、空气的组成：水蒸气（H2O)1大气中的水蒸气含量低，大都处于过热状态。过热状态：一一水蒸气的不饱和的状态，或者说一水蒸气温度高于其饱和温度?
一、湿空气的性质： 多种气体（干空气）（N2、O2、 ◼ 1、空气的组成： CO2.） 水蒸气（H2O） ◼ 大气中的水蒸气含量低，大都处于过热状态。 ◼ 过热状态：——水蒸气的不饱和的状态， 或者说——水蒸气温度高于其饱和温度
(一)、湿空气的热力学参数：1、压力：（1）、湿空气的压力：P=P。+P。(KPa)Pg一干空气的分压力，Pq一水蒸气的分压力由理想气体状态方程：PV=G'RT10-3G'气体体积，（m3）气体质量（kg），VT-R-一气体绝对温度，一气体常数
(一)、湿空气的热力学参数： ◼ 1、压力： ◼ （1）、 湿空气的压力： P=Pg+Pq（KPa） Pg—干空气的分压力， Pq—水蒸气的分压力。 ◼ 由理想气体状态方程： PV=G′RT10-3 G′——气体质量（㎏），V——气体体积,（m3） T——气体绝对温度， R——气体常数
■方程用于干空气和蒸气得：Pg= Pg RgT10-3 (KPa)P=PqRβ T10-3 (KPa)Pg P——干空气和水蒸气的密度kg/m3R。一干空气的气体常数,R.=287.14 J/kg·KR一蒸气的气体常数，R.=461.53 J/kg:K
◼ 方程用于干空气和蒸气得： Pg= ρg Rg T10-3（KPa） Pq= ρ q Rq T10-3（KPa） ρg ρq——干空气和水蒸气的密度㎏/m3 Rg—干空气的气体常数， Rg =287.14 J/kg·K Rq—蒸气的气体常数， Rq=461.53 J/kg·K
(2)饱和水蒸气的分压力：空气在某一恒温下，吸湿能力达到最大时，空气中的水蒸气处于饱和状态，称为饱和空气。这时水蒸气的分压称为饱和蒸气压力。(P。")水蒸气的分压P.在0~P。"范围内变化P。"与温度的关系：温度范围：0~100℃103103纪利公式：lgP"=0.0141966-3.142305T373.15373.15-0.0024804(373.16- T)+8.2lgT为绝对温度，KTT=273.15+0,气温（℃）0p"饱和蒸气压。（kgflcm2）0
◼ (2)饱和水蒸气的分压力： 空气在某一恒温下，吸湿能力达到最大时，空 气中的水蒸气处于饱和状态，称为饱和空气。 ◼ 这时水蒸气的分压称为饱和蒸气压力。(Pq ″) 水蒸气的分压Pq在0~ Pq ″范围内变化。 ◼ Pq ″与温度的关系：温度范围：0~100℃ ◼ 纪利公式： ◼ T——为绝对温度，K T=273.15+θ， ◼ θ——气温（℃） ◼ Pq ″——饱和蒸气压。（㎏f/㎝2） ( T ) T lg T lgPq − − + = − − 0.0024804 373.16 373.15 8.2 373.15 10 10 0.0141966 3.142305 3 3
2、湿度：（1）、绝对湿度每m3湿空气中所含水蒸气的质量其值等于密度paPP. ×10390103R,T461.53T1■同样，饱和空气的绝对湿度pqP"×10R.T
◼ 2、湿度： ◼ （1）、绝对湿度——每m3湿空气中所含 水蒸气的质量。 ◼ 其值等于密度ρq ◼ 同样，饱和空气的绝对湿度ρq ″ ( ) 3 3 3 / 461.53 10 10 k g m T P R T P q q q q = = ( ) 3 3 / 10 k g m R T P q q q =
（2）相对湿度（湿度比）（Φ）空气的绝对湿度p.和相同温度下饱和空气的绝对湿度p。"的比值：Pqp'饱和时：Φ=1.0由P。和P。"公式，可知：p0Dnq还可得：P"- 0.00062P(0 - t)@=P"θ，T一空气的干、湿球温度℃0和T的饱和水蒸气压力,kPaP-Pe"P大气压力。kPa
◼ （2）相对湿度（湿度比）（ φ ） ◼ 空气的绝对湿度ρq和相同温度下饱和空气的绝 对湿度ρq ″的比值： ◼ 饱和时：φ=1.0 ◼ 由Pq和Pq ″公式，可知： ◼ 还可得： θ，τ—空气的干、湿球温度℃ ◼ Pθ ″P τ ″——θ和τ的饱和水蒸气压力,kPa P—— 大气压力。kPa q q = q q P P = P P P − − = 0.00062 ( )
（比湿）（3）含湿量：在含有1kg干空气的湿空气混合气体中，所含水蒸气的质量 xkg。（kg/kg)Pgx :Pq可得op"Px = 0.6220.622P-pP"P-P饱和时β =1.0）含湿量达到最大值(x"）P'x" = 0.622P-p"已知含湿量x，可求得P。、P。"q"xpPD"C0.622+ x40.622 + x
◼ （3）含湿量：（比湿） ◼ 在含有1㎏干空气的湿空气混合气体中， 所含水蒸气的质量 x㎏。（kg/kg) ◼ 可得 ◼ 饱和时φ =1.0 含湿量达到最大值(x″) ◼ 已知含湿量x，可求得Pq、Pq ″ q g x = q q q q P P P 0.622 P P P x 0.622 − = − = q q P P P x 0.622 − = P x x Pq + = 0.622 P x x Pq + = 0.622
13、湿空气的密度（p）:1m3湿空气中所含的干空气和水蒸气在各自分压下的密度（p。；P）之和。p=Pg+Pgkg/m3 由前面的公式pp"P-βP"× 10310?p=R.TR.T2OP×10JX10m287.14(273- 0461.53(273 + 0可计算也可香图表
◼ 3、湿空气的密度（ρ）: ◼ 1m3湿空气中所含的干空气和水蒸气在 各自分压下的密度（ρg ；ρq）之和。 ρ=ρg+ρq kg/m3 由前面的公式 ◼ 可计算也可查图表。 3 q 3 q g q 10 R T P 10 R T P P + − = ( ) 3 3 3) ( / 461.53(273 ) 10 10 287.14 273 K g m P Pq Pq + + − − =
■4、湿空气的比热：:(Csb）(kJ/kg·℃)使总质量为1kg的湿空气（干空气+xkg水蒸气），温度升高1℃所需的热量Ch=C,+C,xshC一干空气的比热(kJ / kg·℃)C。~1.0kJ /kg·℃ 压力一定，温度<100℃C一水蒸气比热(kJ /kg·℃)C.~1.84 kJ / kg :℃::. Csh=1.0+1.84x (kJ / kg ·℃)1在冷却塔中常用C.b=1.05kJ/kg·℃
◼ 4、湿空气的比热：（Csh）(kJ / kg · ℃) ◼ 使总质量为1kg的湿空气（干空气+xkg水 蒸气） ，温度升高1℃所需的热量。 Csh=Cg+Cq x Cg—干空气的比热 (kJ / kg ·℃) Cg ≈1.0 kJ / kg ·℃ 压力一定，温度<100 ℃ Cq—水蒸气比热 (kJ / kg ·℃) Cq ≈1.84 kJ / kg ·℃ ∴ Csh=1.0+1.84x (kJ / kg ·℃) ◼ 在冷却塔中常用Csh =1.05 kJ / kg ·℃