上海交通大学：《热力系统设计与实践 Design and Practice of Thermodynamic System》课程教学资源（2017课件）第10-11讲 理想气体混合物及湿空气 Ideal gas mixture and moisture（湿空气的热力过程）

3 §12-5湿空气的热力过程 湿空气热力过程求解的共同步骤： 1.画出流程草图； 2.在h-d图上画出过程； 3.写出水及干空气的质量守恒方程； 4.写出能量方程； 5.利用解析法或h-d图确定质、能方程中各参数； 6.求解。 上游充通大学 Mar/7,2017 3 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 3 3 §12-5 湿空气的热力过程 湿空气热力过程求解的共同步骤： 1.画出流程草图； 2.在h-d图上画出过程； 3.写出水及干空气的质量守恒方程； 4.写出能量方程； 5.利用解析法或h-d图确定质、能方程中各参数； 6.求解

一.冷却、冷却去湿(dehumidification)及加热 h do 1盘管 2 p=1 a dma d 3 加热段3 2 (mw Iw 对于冷却盘管： d 0。=m[(h-h)-(4-4)k] 水的气化潜热 m,=m (d,-d2) 上游究通大学 Mar/7,2017 4 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 4 4 一. 冷却、冷却去湿(dehumidification)及加热 对于冷却盘管： Q m h h d d h c w       a 2 1 2 1       m m d d w   a 1 2   水的气化潜热

5 h 1盘管 2 p=1 2 加热段3 (mw Iw 3 对于加热段： d2 d d 21=m(h-h）) 0=m,[(h3-h2)+d,(hg-h,2)] {h,e=1.005{c{hue=2501+1.86c 上游通大学 Mar/7,2017 5 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 5 5 对于加热段： Q m h h H a 3 2     Q m h h d h h H a a3 a2 2 v3 v2              a    kJ/kg C h t 1.005  v    kJ/kg C h t   2501 1.86

6 二.蒸发冷却（绝热加湿） 水蒸气质量守衡： mw =mv2-my ma (d2-d) 能量守衡： ma (hat +d hy)+myhy 1 =m(h2+d2h2) p=1 mh +m (d2-d )hy =mh lu=h h,<h且d,与d相差不大 d h≈h 上游充通大 Mar/7,2017 6 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 6 6 二. 蒸发冷却（绝热加湿） m m m m d d w v2 v1 a 2 1       m h m d d h m h a 1 a 2 1 w a 2      水蒸气质量守衡： 能量守衡：     a a1 1 v1 w w a a2 2 v2 m h d h m h m h d h     w v h h  1 2 h h  2 1 且d d 与 相差不大 mw

7 三.加热增湿 h dQ mw 12 水州或汽 3 d (ma d Ama d3 31 加热段 2q0 水蒸气质量守衡： d mw=m3-m1=(43-d) 湿空气能量守衡衡： mah +mwhw =mahs 上游通大学 Mar/7,2017 7 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 7 7 三. 加热增湿 m m m m d d w v3 v1 a 3 1       水蒸气质量守衡： 湿空气能量守衡： m h Q m h m h a 1 w w a 3    mw

8 四.绝热混合 质量守恒： myi mv2 my3 mal ma2 ma3 3 9m33 h,d, a14+ma242=ma3d4 2 2 ma1(d3-d)=m2(d2-d） msd2-d3 h m2 ds-d 2一 能量守恒：ma1h+ma2h2=ma3h "a2 I-his d-d h3-h1 m1(h-h)≥m2(h-h) mal h -hs d,-d d3 2 d ma2 ha-h d-d 上泽通大华 Mar/7,2017 8 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 8 8 四. 绝热混合 m m m a1 a2 a3    a1 2 3 a2 3 1 m d d m d d    m h m h m h a1 1 a2 2 a3 3    a1 2 3 2 3 a2 3 1 3 1 m h h d d m h h d d       m m m v1 v2 v3   m d m d m d a1 1 a2 2 a3 3   m d d m d d a1 3 1 a2 2 3        m h h m h h a1 3 1 a2 2 3        质量守恒： 能量守恒：

9 h 1= h-hs d2-ds ma2 hsh ds-d a25 l-hs Ydsd h-ds h2-hs hsh d-d:d-d 3 d 上游气通大粤 Mar/7,2017 9 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 9 9 a1 2 3 2 3 a2 3 1 3 1 m h h d d m h h d d       2 3 3 1 2 3 3 1 h h h h d d d d     

例题1第十二章A4221661 t1=20℃，p1=60%的空气在加热器中加热到温度12=50℃ 然后进入干燥器，流出干燥器时空气温度仁37.7℃，若空 气压力近似不变，为0.1MPa,试求 1)加热终了时空气相对湿度； 2) 是物料蒸发1kg水分，需要多少kg干空气； 3) 设干空气的质量流量为5000kgh,加热器每小时向 空气加入多少热量。 t/C 20 25 30 35 40 45 50 PkPa2.33683.17124.24175.62177.37499.581712.355 干燥器 加 湿物料 入口 干燥器 加热器 2 空气出口 16 空气入口 3 热空气 风机 干物料 a 出口 上游氕通大学 Mar/7,2017 10 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 10 t1=20℃，φ1=60%的空气在加热器中加热到温度t2=50 ℃ 然后进入干燥器，流出干燥器时空气温度t=37.7 ℃ ，若空 气压力近似不变，为0.1MPa，试求： 1）加热终了时空气相对湿度； 2）是物料蒸发1kg水分，需要多少kg干空气； 3）设干空气的质量流量为5000kg/h，加热器每小时向 空气加入多少热量。 t/ ℃ 20 25 30 35 40 45 50 Ps /kPa 2.3368 3.1712 4.2417 5.6217 7.3749 9.5817 12.355 例题\第十二章\A4221661

解： h 干燥器 P,20c=2.3368kPa 加热器 2 p1=pp,=0.6×2.3368kPa =1.40208kPa d 因为加热器内过程含湿量d不变，而d=0.622 PoP 过程中p,保持不变，所以p2=p1=1.40208kPa 上游究通大粤 Mar/7,2017 11 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 11 解： ,20 C 2.3368kPa s p  因为加热器内过程含湿量d不变，而 0.622 v b v p d p p   过程中pb保持不变，所以 2 1 1.40208kPa v v p p   1 0.6 2.3368kPa 1.40208kPa v s p p     

1.40208kPa P.50c =12.355kPa =11.35% Ps2 12.355kPa 1.40208kPa d1=0.622 =8.845×103kg/kg干空气=d2 100-1.40208)kPa h=1.005t,+0.001d,(2501+1.86t) =1.005kJ/kg·K)×20C +8.845×10kgkg干空气(2501kJ/kg+1.86k/(kg·K)×20°C) =42.55kJ/kg干空气 同样 h,=73.19kJ/kg干空气=h h=1.005t3+d4(2501+1.86t) 上游充通大学 Mar/7,2017 12 HANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

Mar/7, 2017 12 2 ,50 C 2 2 1.40208kPa 12.355kPa 11.35% 12.355kPa v s s p p p      3 1 2 1.40208kPa 0.622 8.845 10 kg/kg (100 1.40208)kPa d d       干空气 2 3 h h   73.19kJ/kg干空气 h t d t 3 3 3 3    1.005 2501 1.86     1 1 1 86 1 h  1.005 t  0.001 d 2501  1. t   -3 1.005kJ/(kg K) 20 C 8.845 10 kg/kg 2501kJ/kg 1.86kJ/(kg K) 20 C 42.55kJ/kg          干空气 干空气 同样