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（课件讲稿）第16-17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）

§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 2019年4月12日 3 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2019年4月12日 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 dQ h 1盘管 2 p=1 dma d 3 2 ,加热段3 (mw Iw 对于冷却盘管： d2 d d 2.=m[h-h)-(4,-d4)k] 空气 水 水的焓 mw=ma（d,-d2) 上降充通大学 2019年4月12日 4 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2019年4月12日 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   空气 水 水的焓

h 1盘管 2 p=1 2 加热段3 (mw Iw l, 3 对于加热段： d2 d d 2h=m(h-h2) 2a=m[(h-h2)+d(h3-h2)] {hue=1.005t}c{hue=2501+1.86{c 上游通大学 2019年4月12日 5 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2019年4月12日 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

二.蒸发冷却（绝热加湿） m 水蒸气质量守衡： mw =mv2 -my ma (d2-d) 能量守衡： m (ha +d hy )mwhy 1 =m(ha2+d2h,2) p=1 mgh m (d2-d hy =m,h lu=h hw<h,且d,与d,相差不大 d h≈h 上游充通大 2019年4月12日 6 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

2019年4月12日 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

三.加热增湿 h m.. 12 水州或汽 3 d Ima d Ama d3 1 加热段 2q0 水蒸气质量守衡： d mw=mv3-m1=ma（d3-d) 湿空气能量守衡： m h +mwhy mh 上游通大学 2019年4月12日 7 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2019年4月12日 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

四.绝热混合 质量守恒： my+mv2 mv3 mal ma2 =ma3 3 9m,3 h d; mad +maad,maad3 2 2 1(d,d)=m2(d2-d) madz-d; h ma2 d;-d 2一1 能量守恒：ma1h+ma2h2=ma3h "a25 I-his d h3-h1 m1(h-h)产m2(h-) h -hg dz-d3 → d3 2 d ma2 h-h d-d 上泽通大华 2019年4月12日 8 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

2019年4月12日 8 四. 绝热混合 m m m a1 a2 a3    a1 2 3 a 2 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 a 2 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：

h h -hg d2 -ds ma2 hsh d3-d a12 ln-his Iydsd d-d3 h2-hs hs-h d,-d;d;-d 43 h d 两个三角形相似 上游究通大粤 2019年4月12日 9 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2019年4月12日 9 a1 2 3 2 3 a 2 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      两个三角形相似

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 2019年4月12日 10 SHANGHAI JIAO TONG UNIVERSITY

2019年4月12日 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 3 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 Po-p 过程中p,保持不变，所以P2=p,=1.40208kPa 上游究通大粤 2019年4月12日 11 SHANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2019年4月12日 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:.30c=12.355kPa P2= =11.35% Ps2 12.355kPa 1.40208kPa d1=0.622 =8.845×103kg/kg干空气=d 100-1.40208)kPa h=1.005t+0.001d,2501+1.86t) =1.005kJ/(kg·K)×20C +8.845×10kgkg干空气(2501kJ/g+1.86kJ/kg·K)×20C) =42.55kJ/kg干空气 同样 h=73.19kJ/kg干空气=h h,=1.005t+d3(2501+1.86t3) 上游充通大学 2019年4月12日 12 HANGHAI JLAO TONG UNIVERSITY

2019 年 4 月12 日 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