第九章干燥 §1概述 9-1干燥的分类和用途 、何谓干燥单元操作? 讲到干燥,自然联想起农村晒谷子,生活中晒衣服,想必干燥即除水操作。如果干燥在 太阳下才能实现,则化肥厂,制药厂,染织厂需要开辟大规模的“晒场”,才能正常生产 显然生活中的晒衣服与干燥的操作是有区别的。 那么,什么叫干燥单元操作呢 利用热能使湿物料的湿份汽化,水汽或湿份蒸汽经气流带走,从而获得固体产品的 操作。如图9-1所示。 dW(水汽) 气流→> 湿产品 干产品 图9-1干燥示意图 二、干燥操作在化工生产中的应用。 化工原料工业,聚氯乙稀的含水量不能高于0.3%,否则影响制品的质量。制药工业, 抗菌素的水分含量太高,会影响使用期限。染料工业,未经干燥的染料,影响染色质量。所 以化工、轻工、造纸、制革、木材、食品等工业均利用到多种类型的干燥操作 三、干燥操作的分类 按传热方式分为:传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电加热干燥: 按操作压力分为:常压干燥、真空干 按操作方式分为:连续式、间歇式 §2湿空气与性质湿度图 9-2湿空气概述 什么是湿空气:大气是干空气与水汽的混合物,亦称为湿空气 要研究空气的性质,首先想到,湿空气是混合物,则混合的比例是多少呢?所以要研究, 湿度性质(湿度,相对湿度,绝对湿度百分数) 其次想到,空气是气体,应适用于气体状态方程,即温度、压力、体积。所以要研究, 温度性质(干球温度、湿球温度、绝热饱和湿度、露点) 容积性质(湿容积、饱和湿容积)。由于大气压力,对一定地区,约为定值,所以不研 究压力性质
第九章 干燥 §1 概述 9-1 干燥的分类和用途 一、何谓干燥单元操作？ 讲到干燥，自然联想起农村晒谷子，生活中晒衣服，想必干燥即除水操作。如果干燥在 太阳下才能实现，则化肥厂，制药厂，染织厂需要开辟大规模的“晒场”，才能正常生产。 显然生活中的晒衣服与干燥的操作是有区别的。 那么，什么叫干燥单元操作呢？ ——利用热能使湿物料的湿份汽化，水汽或湿份蒸汽经气流带走，从而获得固体产品的 操作。如图 9-1 所示。 图 9-1 干燥示意图 二、干燥操作在化工生产中的应用。 化工原料工业，聚氯乙稀的含水量不能高于 0.3％，否则影响制品的质量。制药工业， 抗菌素的水分含量太高，会影响使用期限。染料工业，未经干燥的染料，影响染色质量。所 以化工、轻工、造纸、制革、木材、食品等工业均利用到多种类型的干燥操作。 三、干燥操作的分类： 按传热方式分为：传导干燥、对流干燥、辐射干燥、介电加热干燥； 按操作压力分为：常压干燥、真空干燥； 按操作方式分为：连续式、间歇式。 §2 湿空气与性质湿度图 9-2 湿空气概述 什么是湿空气：大气是干空气与水汽的混合物，亦称为湿空气。 要研究空气的性质，首先想到，湿空气是混合物，则混合的比例是多少呢？所以要研究， ——湿度性质（湿度，相对湿度，绝对湿度百分数） 其次想到，空气是气体，应适用于气体状态方程，即温度、压力、体积。所以要研究， ——温度性质（干球温度、湿球温度、绝热饱和湿度、露点） ——容积性质（湿容积、饱和湿容积）。由于大气压力，对一定地区，约为定值，所以不研 究压力性质
再其次,要研究空气对湿物料的传热,所以要研究, 空气的比热性质(湿热.焓) 所以要研究湿空气,实质是研究空气的四大类性质。为了叙述方便,我们假设下面三个 前提:(1)干燥过程的湿空气,可作为理想气体处理,诸如理想气体方程式,道尔顿分压定 律,均可应用于湿空气。(2)因为干空气是作为热载体,它的质量在干燥过程中始终不变 所以湿空气的有关参数均为单位质量的干空气为基准。(3)系统总压P=1013kPa 9-3湿空气性质 、湿度H。一一湿空气中单位质量干空气所具有的水汽质量,kg·kg干空气。 湿空气中水汽的质量M,n 湿空气中干空气的质量Mn 式中,M一水汽的分子量,M=18 kg. kmor Mx——空气的分子量,M2=29g:Amor n一一水汽的摩尔数,AmOl n2一空气的摩尔数,Amol 若湿空气总压为P,水汽分压为p,则干空气分压为P-p p=nRT,(P-P)=ng2RT,相除得: P ng H18p-=0622P 29P-P P-p 在式(D)中,若分压等于同温度下的饱和蒸气压,即P=P,时,则此时湿度H称 为饱和湿度,用H,表示, H,=0622.B P-p 二、绝对湿度百分比。一一在一定温度和总压下,湿空气的湿度与饱和湿度之比的百分 数,即是: 1009=(P-p,)P×100 H (P-pp 相对湿度 在一定总压下,湿空气的水汽分压p与同温下饱和水蒸汽压P,之
2 再其次，要研究空气对湿物料的传热，所以要研究，——空气的比热性质（湿热．焓） 所以要研究湿空气，实质是研究空气的四大类性质。为了叙述方便，我们假设下面三个 前提：（1）干燥过程的湿空气，可作为理想气体处理，诸如理想气体方程式，道尔顿分压定 律，均可应用于湿空气。（2）因为干空气是作为热载体，它的质量在干燥过程中始终不变， 所以湿空气的有关参数均为单位质量的干空气为基准。（3）系统总压 P = 101.3 kPa。 9-3 湿空气性质 一、湿度 H。——湿空气中单位质量干空气所具有的水汽质量， −1 kg kg 干空气。 湿空气中干空气的质量 湿空气中水汽的质量 H = = g g w w M n M n 式中， M w——水汽的分子量， 1 18 − M = kg kmol w ； M g ——空气的分子量， 1 29 − M = kg kmol g ； w n ——水汽的摩尔数， kmol ； g n ——空气的摩尔数， kmol ； 若湿空气总压为 P ，水汽分压为 p ，则干空气分压为 P − p pV = nwRT ，(P − p)V = ng RT ，相除得： g w n n P p p = − P p p P p p H − = − = 0.622 29 18 ……………(I) 在式 (I) 中，若分压等于同温度下的饱和蒸气压，即 p = ps 时，则此时湿度 H 称 为饱和湿度，用 Hs 表示， s s s P p p H − = 0.622 二、绝对湿度百分比。——在一定温度和总压下，湿空气的湿度与饱和湿度之比的百分 数，即是： 100% ( ) ( ) 100% − − = s s s P p p P p p H H 三、相对湿度。——在一定总压下，湿空气的水汽分压 p 与同温下饱和水蒸汽压 s p 之
比,即相对湿度,以Q示之, P ……() Ps P,=f(7 q=f(P,7) Q的物理意义, 由定义得P4-P=P,-q·P,=P,(1-q) 当φ=1时,推动力P,-P=0,说明此时的湿空气已被水汽饱和,不能再吸收水 分了 减少,即φ0,湿空气吸收能力增加 q→>0时,p,-P→>P,,说明此时湿空气吸湿能力增至最大。所以说,相对湿度 表示了湿空气吸湿能力 H能否表达湿空气的吸湿能力呢? 由H=0622.P P=0622 H 所以P-p=P,06x 由此式看出,H的大小,并不能确定推动力(P,-P)的大小,所以说,H只能表达 湿空气中,水汽含量的绝对值,并不能表示湿空气吸湿能力的大小。所以式(D)、(m)合 并得, h=0.622-P P-g·P 此式将H,q,T联系在一起,是个重要公式 四、湿空积V。——湿空气的比容,即每kg千空气和其所带的Hkg水汽所具 有的体积,以V表示,单位是mkg千空气 干空气比容,每kg干空气的体积,g示之 水汽比容,每kg水汽的体积,V示之。 VH =ve+h
3 比，即相对湿度，以 示之， ps p = ………………………(II) ( ) ' ps = f T = f ( p,T) 的物理意义， 由定义得 − = − = (1−) ps p ps ps ps 当 = 1 时，推动力 ps − p = 0 ，说明此时的湿空气已被水汽饱和，不能再吸收水 分了。 减少，即 1 时， ps − p 0 ，湿空气吸收能力增加。 → 0 时， ps − p → ps ，说明此时湿空气吸湿能力增至最大。所以说，相对湿度 ， 表示了湿空气吸湿能力。 H 能否表达湿空气的吸湿能力呢？ 由 s s s P p p H − = 0.622 1 0.622 + = H P p 所以 1 0.622 + − = − H P ps p ps 由此式看出， H 的大小，并不能确定推动力 ( p p) s − 的大小，所以说， H 只能表达 湿空气中，水汽含量的绝对值，并不能表示湿空气吸湿能力的大小。所以 式 (I) 、(II) 合 并得， s s P p p H − = 0.622 …………………( ) a I 此式将 H ， ，T 联系在一起，是个重要公式。 四、湿空积 VH 。——湿空气的比容，即每 kg 干空气和其所带的 H kg 水汽所具 有的体积，以 VH 表示，单位是 3 −1 m kg 干空气。 干空气比容，每 kg 干空气的体积， Vg 示之； 水汽比容，每 kg 水汽的体积， Vw 示之。 VH = Vg +VwH
1kg干空气,为。km,在压力为101.3kPa,温度为T时,其体积为 RT ………(a) 29kg千空气,在压力为1013Pa,温度为273K时,其体积为: 2241=1R 101 2241T T =0.773 273 273 同理,1kg水汽,摩尔数为。,在压力为101.3Pa时 RT 其体积为 …………(d) 101.3 得 22.41T 18273 H=Vx+H=(0.773+12441)m1 (团 亦可这样导出,1kg干空气为10km0,H烟水汽为H/kml,在压力为 1013Pa时,总体积为: _2928 O b)得:Vn=2241 H 2928273 T (0.773+1.244H) 273 (团) 五、饱和容积——被水汽饱和的湿空气比容,以VBs表示 被水汽饱和的湿空气湿度为H m=(0.773+1.244H,) 六、湿热CH。湿空气的比热。—一在常压下,1kg干空气和其所带的Hkg水汽升 高温度1K,所需的热量,称为湿热 Cu=C+Ch
4 1 kg 干空气，为 29 1 kmol ，在压力为 101.3kPa ，温度为 T 时，其体积为： 101.3 29 1 RT Vg = ………………………(a) 29 kg 干空气，在压力为 101.3kPa ，温度为 273 K 时，其体积为： 101.3 1 273 22.41 = R ………………………(b) ( ) ( ) b a 得： 273 0.773 29 273 22.41 T T Vg = = …………………(c) 同理，1 kg 水汽，摩尔数为 18 1 ，在压力为 101.3kPa 时， 其体积为 101.3 18 1 RT Vw = …………………(d) ( ) ( ) b d 得： 273 1.244 18 273 22.41 T T Vw = = …………………(e) 273 (0.773 1.244 ) T VH = Vg +VwH = + H …………………(III ) 亦可这样导出，1 kg 干空气为 29 1 kmol , H kg 水汽为 18 H kmol ，在压力为 101.3kPa 时，总体积为： 101.3 ) 29 28 1 ( RT H VH + = …………………( f ) ( ) ( ) b f 得： 273 ) 29 28 1 22.41( H T VH = + 273 (0.773 1.244 ) T VH = + H ………………(III ) 五、饱和容积 VHS 。 ——被水汽饱和的湿空气比容，以 VHS 表示。 被水汽饱和的湿空气湿度为 Hs 273 (0.773 1.244 ) T VHs = + Hs 六、湿热 CH 。湿空气的比热。 ——在常压下，1 kg 干空气和其所带的 H kg 水汽升 高温度 1 K ，所需的热量，称为湿热。 CH = Cg + CvH
式中,C一千空气比热,kJ·kg-千空气K C,—水汽的比热,k八·kg-干空气·K 在工程计算中,常取CE=101Jkg-K,C,=1884/kg·K C=101+1.88H …(m) 七、焓l°湿空气热焓,为每1kg千空气与其所带的Hkg水汽所具有的热焓之和 HH=l,+lh 一般焓的计算是以273K为基准的。 g=C(T-273) ,=C,(T-273)+ 式中,l1——湿空气的焓,k八kg千空气K —千空气的焓,J·kg-干空气K —水汽的焓,kJ·kg-千空气·K-; r—水在273K时的汽化潜热,取1=2492k/kg-1 代入式(g),得: =C2(-273)+C,(7-273)H+10H=(C+C,HT-273)+r0H =(1.01+1.8HT-273)+2492H 9-4湿空气的温度性质 八、干球温度T。——用普通温度计量法所测得的湿空气的温度,称为干球温度。单位 用开尔文温度 九、露点Td。——不饱和的湿空气在总压与湿度保持不变的情况下,降低温度,使之 达到饱和状态之湿度,即为露点 h=0.622P Ps 某湿空气T下的湿度H,与该湿空气在某一温度下的湿度H应相等。(H,=H),即
5 式中， Cg ——干空气比热， −1 −1 kJ kg 干空气 K Cv ——水汽的比热， −1 −1 kJ kg 干空气 K 在工程计算中，常取 1 1 1.01 − − Cg = kJ kg K ，Cv =1.88 −1 −1 kJ kg K CH =1.01+1.88H ………………(IV ) 七、焓 H I 。湿空气热焓，为每 1 kg 干空气与其所带的 H kg 水汽所具有的热焓之和。 I H = I g + I vH …………………(g) 一般焓的计算是以 273 K 为基准的。 I = C (T − 273) g g 0 I C (T 273) r v = v − + 式中， H I ——湿空气的焓， −1 −1 kJ kg 干空气 K ； g I ——干空气的焓， −1 −1 kJ kg 干空气 K ； v I ——水汽的焓， −1 −1 kJ kg 干空气 K ； 0 r ——水在 273 K 时的汽化潜热，取 1 0 2492 − r = kJ kg 。 代入式 (g) ，得： I H = Cg (T − 273) + Cv (T − 273)H + r0H ＝(Cg + CvH)(T − 273) + r0H H I ＝（1.01+1.88H)(T − 273) + 2492H ………………(V ) 9-4 湿空气的温度性质 八、干球温度 T 。——用普通温度计量法所测得的湿空气的温度，称为干球温度。单位 用开尔文温度。 九、露点 Td 。——不饱和的湿空气在总压与湿度保持不变的情况下，降低温度，使之 达到饱和状态之湿度，即为露点。 s s s P p p H − = 0.622 某湿空气 Td 下的湿度 Hs 与该湿空气在某一温度下的湿度 H 应相等。 (H H) s = ，即
已知露点求湿度的原理。 若总压P,湿度H为已知,H1=H=0622P,可求出饱和水蒸气分压p Ps 查水蒸气压表,与P相应温度即为露点。此即已知湿度求露点的原理。 十、湿球温度T。 如图9-2所示,左边的温度计(A),感温球裸露在空气中,则此温度计所测得的温度 为空气的干球温度。 右边的温度计(B),感温球用纱布包裏,纱布用水保持湿润,则此温度计所测得的温 度为空气的湿球温度。 空气流 湿纱布 有效气膜 湿度H 湿纱布 温度 Hn 图9-2湿球温度测量 图9-3水蒸发热平衡示意图 设有温度为T,湿度为H,水汽分压为p的大量空气流经A.B温度计,假定开始时, A.B温度计显示出相同的温度T。由于湿纱布表面的水汽分压pn>P,湿纱布中的水分 会汽化。单位时间汽化所需热量为q1=wr3。由于汽化的热量,只能取自于水中的显热,所 以纱布中的水温要降低,比如降至T,这时空气中的温度高于水的温度,即T>T,于是 有热量由空气传至纱布中,单位时间传递的热量为q2=a4(T-T)。起初,T-T”差值较 小,∴q1>q2,水温继续下降,则q2上升,当T"降至T时,q1=q2,传热速率达到动态 平衡,纱布中的水温不再降低,此时水温T即为湿空气的湿球温度。如图9-3所示 由q1=q2得所=aA(T-T) W 6
6 已知露点求湿度的原理。 若总压 P ，湿度 H 为已知， s s s P p p H H − = = 0.622 ，可求出饱和水蒸气分压 s p ， 查水蒸气压表，与 s p 相应温度即为露点。此即已知湿度求露点的原理。 十、湿球温度 Tw。 如图 9-2 所示，左边的温度计（A），感温球裸露在空气中，则此温度计所测得的温度 为空气的干球温度。 右边的温度计（B），感温球用纱布包裹，纱布用水保持湿润，则此温度计所测得的温 度为空气的湿球温度。 图 9-2 湿球温度测量 图 9-3 水蒸发热平衡示意图 设有温度为 T ，湿度为 H ,水汽分压为 p 的大量空气流经 A．B 温度计，假定开始时， A．B 温度计显示出相同的温度 T 。由于湿纱布表面的水汽分压 pw p ，湿纱布中的水分 会汽化。单位时间汽化所需热量为 ' q1 = wr 。由于汽化的热量，只能取自于水中的显热，所 以纱布中的水温要降低，比如降至 T' ，这时空气中的温度高于水的温度，即 T T' ，于是 有热量由空气传至纱布中，单位时间传递的热量为 ( ') q2 =A T −T 。起初， T − T ' 差值较 小， q1 q2 ，水温继续下降，则 q2 上升，当 T' 降至 Tw 时， q1 = q2 ，传热速率达到动态 平衡，纱布中的水温不再降低，此时水温 Tw 即为湿空气的湿球温度。如图 9-3 所示。 由 q1 = q2 得 ( ) Wrw =A T −Tw ( ) w w T T A r W = − …………………(a)
式中,A—湿纱布与空气的接触面积,m2 —空气至纱布的对流传热膜系数,kW·m-2.K-1 T——湿球温度,K;T—千球温度,K: pn-Tm时的饱和水蒸气压,kPa 另一方面,水汽扩散的推动力,亦可用其对应的湿度差(Hn-H)表示。H为水汽分 压为P时的湿度。则依水汽通过有效气膜的传质速率,可写出: Ku(H-h) …(b) 式中,KB——以湿度差为推动力的传质系数,kg·m2s-MH-; —湿球温度下(T)的饱和湿度,kgkg2,H=06DP pn是与Tm对应的水的饱和蒸气压; H一一湿空气的湿度,kJkg-千空气·K-1 联立式(a)、(b),得:(7-7)=Kn(Hn-H T=T KHw(H, -Hy 若已知干球温度,求湿球温度T,要用试差法。 十一、绝热饱和温度T 如图9-4所示绝热饱和器。当湿度为H.温度为T的不饱和空气与大量的循环水密切 接触时,水就向空气中汽化变为水汽,所需潜热只能取自空气中的显热。即空气的湿度在增 加,而温度则在下降。因为是绝热过程,所以空气的焓是不会变的。当空气被水汽饱和时 (P,=p),水不再汽化,空气温度也不再下降,而等于循环水的温度,此温度称为该空气 的绝热饱和温度T。,其对应的饱和湿度为Ha,进入湿空气的焓为/B,湿空气经增湿冷 却后的焓为l
7 式中， A ——湿纱布与空气的接触面积， 2 m ； ——空气至纱布的对流传热膜系数， −2 −1 kW m K ； Tw——湿球温度，K ； T ——干球温度，K ； pw ——Tw 时的饱和水蒸气压， kPa。 另一方面，水汽扩散的推动力，亦可用其对应的湿度差 (H H) w − 表示。 Hw 为水汽分 压为 pw 时的湿度。则依水汽通过有效气膜的传质速率，可写出： K (H H) A W = H w − ………………(b) 式中， K H ——以湿度差为推动力的传质系数， −2 −1 −1 kg m s H ； Hw ——湿球温度下 ( ) Tw 的饱和湿度， −1 kg kg ， w w w P p p H − = 0.622 pw 是与 Tw 对应的水的饱和蒸气压 ； H ——湿空气的湿度， −1 −1 kJ kg 干空气 K 。 联立式 (a)、 (b) ， 得： ( ) w w T T r − K (H H) = H w − (H H) K r T T w H w w − − ＝ ………………………(VI) 若已知干球温度，求湿球温度 Tw ，要用试差法。 十一、绝热饱和温度 Tas 。 如图 9-4 所示绝热饱和器。当湿度为 H ．温度为 T 的不饱和空气与大量的循环水密切 接触时，水就向空气中汽化变为水汽，所需潜热只能取自空气中的显热。即空气的湿度在增 加，而温度则在下降。因为是绝热过程，所以空气的焓是不会变的。当空气被水汽饱和时 ( p p) s = ，水不再汽化，空气温度也不再下降，而等于循环水的温度，此温度称为该空气 的绝热饱和温度 Tas ，其对应的饱和湿度为 Has ，进入湿空气的焓为 H1 I ，湿空气经增湿冷 却后的焓为 H2 I
绝热饱和器 水泵 水 图94绝热饱和器示意图 (1.01+1.88H)(T-273)+ho=(101+188Ha)(T-273)+Ha3 设(101+1.88H)≈(1.01+188Ha3)+Cn 则C(T-273)+o=C}(7-273)+Ha daso 273 T=T C(H -H 式中,T—一空气的干球温度,K 空气的绝热饱和温度,K H—一空气的湿度,kgkg-;Ha-空气在Tn,kgkg-; —水在273K时的汽化潜热,=2492kJ·kg 简言之,当空气在焓不变的情况下增湿冷却,而达到饱和的温度,即为空气的绝热饱和 若将式(W)与式(m)进行比较,如果,=CB,≈F,则T=T。例如当 K H=0.01~0.1时,CB=1.03~1.2,温度不太高(如T=320K),相对湿度不太低 (如φ=06)时,得H=0047kg·kg干空气。所以CB=101+1.88×0047=1.10。 而n≈1.09,即可认为=CH°所以当空气温度不太高,相对湿度不太低时,即湿 K
8 图 9-4 绝热饱和器示意图 H1 H2 I = I 0 0 (1.01 1.88H)(T 273) Hr (1.01 1.88H )(T 273) H r + − + = + as as − + as 设 + H + Has +CH (1.01 1.88 ) (1.01 1.88 ) 则 0 0 C (T 273) Hr C (T 273) H r H − + = H as − + as 273 ( ) ( 273) 0 + − + − = H H H as as C C T C H H r T ( ) 0 H H C r T T as H as = − − ………………………(VII) 式中， T ——空气的干球温度， K ； Tas ——空气的绝热饱和温度， K ； H ——空气的湿度， −1 kg kg ； Has ——空气在 Tas ， −1 kg kg ； 0 r ——水在 273 K 时的汽化潜热， 0 r 1 2492 − = kJ kg 。 简言之，当空气在焓不变的情况下增湿冷却，而达到饱和的温度，即为空气的绝热饱和 温度。 若将式 (VI) 与式 (VII) 进行比较，如果 H H C K = ， w r r 0 ，则 Tas = Tw 。例如当 H = 0.01~ 0.1 时， CH =1.03 ~1.2 ，温度不太高 (如 T = 320K ) ，相对湿度不太低 (如 = 0.6) 时，得 1 0.047 − H = kg kg 干空气。所以 CH =1.01+1.880.047 =1.10 。 而 1.09 K H ，即可认为 K H = CH 。所以当空气温度不太高，相对湿度不太低时，即湿
球温度接近273K时,F≈,则≈CB。对于空气一水系统的计算可认为绝热饱和 温度与湿球温度相等。 对于不饱和的湿空气 7>T>T 对于饱和的湿空气 T=T=Td 9-5湿空气计算举例 【例91】某湿空气的总压P=101.3Pa,干球温度T=343K,相对湿度=40%。 试求湿空气的湿度H:湿球温度T或绝热饱和温度Tas:露点T:湿容积V:饱和湿容 积Bs:湿热CB:;焓l:水蒸气分压p 解:查T=343K时,水的饱和蒸气压P,=31.16kPa。 (1)H=062中·P,=062204×31.16 P-小P 1013-04×31.16 =00872kg·kg干空气 (2)要用试差法求T, 设=325K,查得水在325K的饱和蒸气压pn=137kPa,rn=2373k/kg H=0622P-=0622137-0093g千空气 Pus 101.3-13.7 Tn=7-(Hn-H)=343 2373 (0.0973-0.0872)=321.lK(说明假设Tn 偏高) 又设T=324K,查得水在324K的饱和蒸气压pn=1302kPar=2376八kg H,=06221302 =0.0917 2376 7=343-10900917-0082)=33X(说明假设偏低 这说明T在325K和324K之间,试差法难于计算。所以T=324.7K
9 球温度接近 273 K 时， 0 r r w ，则 H H C K 。对于空气－水系统的计算可认为绝热饱和 温度与湿球温度相等。 对于不饱和的湿空气， T Tw Td 对于饱和的湿空气， T = Tw = Td 9-5 湿空气计算举例 【例 9-1】 某湿空气的总压 P =101.3kPa ，干球温度 T = 343K ，相对湿度 = 40% 。 试求湿空气的湿度 H ；湿球温度 Tw 或绝热饱和温度 Tas ；露点 Td ；湿容积 VH ；饱和湿容 积 VHS ；湿热 CH ；焓 H I ；水蒸气分压 p 。 解：查 T = 343K 时，水的饱和蒸气压 ps = 31.16kPa。 （1） 1 0.0872 101.3 0.4 31.16 0.4 31.16 0.622 0.622 − = − = − = k g k g P p p H s s 干空气 （2）要用试差法求 Tw， 设 Tw = 325K ，查得水在 325 K 的饱和蒸气压 pw =13.7kPa， 1 2373 − rw = kJ kg 1 0.0973 101.3 13.7 13.7 0.622 0.622 − = − = − = k g k g P p p H w w w 干空气 H H K r T T w w w (0.0973 0.0872) 321.1 1.09 2373 ( ) 343 1.09 = − − = − − = （说明假设 Tw 偏高） 又设 Tw = 324K ，查得水在 324K 的饱和蒸气压 pw =13.02kPa 1 2376 − rw = kJ kg 0.0917 101.3 13.02 13.02 0.622 = − Hw = Tw (0.0917 0.0872) 333K 1.09 2376 = 343 − − = （说明假设 Tw 偏低） 这说明 Tw 在 325K 和 324K 之间，试差法难于计算。所以 Tw = 324.7K
(3)H1=H=0622-P p. PH101300×0.0872 Ps =12450Pa 0.622+H0.622+0.0872 查水的饱和蒸气压表,得T=323.5K (4)=(03+1244H)2=(0.77+1244×0343:1.10mg T 73 (5)T=343K时,P,=31.16Pa H=0.622-P =0.62231.16 0.276 P-p 101.3-31.16 Vs=(0.773+1.244H,)=(0773+1.244×0.276)31=1403m3·kg (6)C=1.01+1.88H=1.01+1.88×0.0872=1174Jkg (7)In=(10l+188H)XT-273)+2492H 1.174×(343-273)+2492×00872=2995kJ·kg (8)∵H=0.622 HP 0.0872×101300 =1246kPa 0.622+H0.622+007872 9-6湿空气T-H图绘制 利用公式计算湿空气的各种性质参数,相当繁琐,有时还要用试差法计算,利用算图, 则十分便捷。关于湿空气的算图己绘有数种,且各有所长,亦有所短,就准确而论,当推谭 天恩的/-x图,只可惜不能求取湿空气的比容V与比热CB,又没有采用国际单位制,采 用45°的斜座标系,使初学者学起来难以理解。由本课件主持人祁存谦所绘制的、改进的 湿空气T一H图,如图9-5所示,各种参数求算全面,精度亦足够准确,采用国际单位制, 且为常用的直角坐标系,为一实用的湿空气算图
10 （3） s s s P p p H H − = = 0.622 Pa H PH ps 12450 0.622 0.0872 101300 0.0872 0.622 = + = + = 查水的饱和蒸气压表，得 Td = 323.5K （4） 3 1 1.107 273 343 (0.773 1.244 0.0872) 273 (0.773 1.244 ) − = + = + = m k g T VH H （5） T = 343K 时， ps = 31.16kPa 0.276 101.3 31.16 31.16 0.622 0.622 = − = − = s s s P p p H 3 1 1.403 273 343 (0.773 1.244 0.276) 273 (0.773 1.244 ) − = + = + = m k g T VH S Hs （6） 1 1 1.01 1.88 1.01 1.88 0.0872 1174 − − CH = + H = + = J k g K （7） I H = (1.01+1.88H)(T − 273) + 2492H 1 1.174 (343 273) 2492 0.0872 299.5 − = − + = k J k g （8） P p p H − = 0.622 kPa H HP p 12.46 0.622 0.07872 0.0872 101300 0.622 = + = + = 9-6 湿空气 T − H 图绘制 利用公式计算湿空气的各种性质参数，相当繁琐，有时还要用试差法计算，利用算图， 则十分便捷。关于湿空气的算图已绘有数种，且各有所长，亦有所短，就准确而论，当推谭 天恩的 I − x 图，只可惜不能求取湿空气的比容 VH 与比热 CH ，又没有采用国际单位制，采 用 45°的斜座标系，使初学者学起来难以理解。由本课件主持人祁存谦所绘制的、改进的 湿空气 T − H 图，如图 9-5 所示，各种参数求算全面，精度亦足够准确，采用国际单位制， 且为常用的直角坐标系，为一实用的湿空气算图