工程热力学十二、理想气体混合物及湿空气(15)

（2）混合气体中氧和氮各自的
分压力PA2、 PB2；
（3）混合前后熵变量ΔS。按定 A B
值比热容计算
O2
N2
§12-3 湿空气
• 湿空气 湿空气是干空气与水蒸气的混合物。
• 涉及湿空气的常见的工业过程 空气温度与湿度调节过程、物体的干燥过程、冷却水塔中的水
冷却过程等。
§12-3 湿空气
• 分析湿空气时假定： ➢把气相混合物看作是理想气体混合物； ➢当蒸汽凝结成液相或固相时，液相或固相中不包含溶解的空气； ➢空气的存在不影响蒸汽与其凝聚相之间的相平衡。
第十二章 理想气体混合 物及湿空气
§12-1 理想气体混合物
理想气体混合物中各组元气体均为理 想气体，因而混合物的分子都不占体积， 分子之间也无相互作用力。因此混合物必 遵循理想气体方程，并具有理想气体的一 切特性。
一、分压力定律和分体积定律
✓分压力
在与混合物温度相同的情况下，每一种组成气体 都独自占据体积V时，组成气体的压力称为分压力。
✓混合气体成分的几种表示方法：
质量分数： 摩尔分数： 体积分数：
wi
mi m
xi
ni n
i
Vi V
Vi为分体积
✓ 混合气体的折合摩尔质量
m mi nM eq niM i
M eq
ni M i n
xi M i
✓ 混合气体的折合气体常数
Rg ,eq
R M eq
R nR niM i Rg,i mi Rg,i
Vi表示。
✓分体积定律
pVi ni RT
pVi ni RT
pVi RT ni nRT pV
V Vi
理想气体混合物的总体
积等于各组成气体分体积之 和，称为亚美格(Amagat)分 体积定律
pVi pV
ni RT nRT
Vi V
ni n
xi
或 Vi xiV
二、混合气体的摩尔质量及气体常数
以上假定在高压下可能导致较大的误差。
§12-3 湿空气
• 下标约定： a－干空气 v－水蒸气 s－饱和水蒸气 －无下标为湿空气参数
§12-4 湿空气及其状态参数
一、绝对湿度和饱和空气
绝对湿度： 单位容积的湿空气中包含的水蒸气
质量，也就是水蒸气的密度
v
mv V
1 vv
pv Rg ,vT
§12-4 湿空气及其状态参数
s
ps Rg ,vT
§12-4 湿空气及其状态参数
一、绝对湿度和饱和空气
湿空气未达到饱和时，其中水蒸 气的分压力总小于饱和压力，水蒸气 处于过热状态，这时湿空气为未饱和 空气。
pv ps
v s
§12-4 湿空气及其状态参数
二、饱和蒸汽压、露点及绝热饱和温度
未饱和空气达到饱和有三种途径：
§12-4 湿空气及其状态参数
ds widsi
dsi
c p,i
dT T
Rg,i
dpi p
ds
wic p,i
dT T
wi Rg ,i
dpi p
同理：
dSm
dT xic p,m,i T
xi
R
dpi p
思考题
1、下面表达式是否正确？
dsi
cV ,i
dT T
Rg,i
dvi v
dsi
c p,i
dvi v
cV ,i
二、饱和蒸汽压、露点及绝热饱和温度
1. 温度不变的情况下，水 分向空气中蒸发，蒸汽 的分压力增加，可以达 到饱和空气状态，如图 中定温过程A－C。达到 饱和时，蒸汽分压力就 是对应于空气温度的饱
和蒸汽压力ps
§12-4 湿空气及其状态参数
二、饱和蒸汽压、露点及绝热饱和温度
2. 保持湿空气中蒸汽 分压力不变，降低 湿空气温度，也可 以达到饱和，如图 A－B。B点的温度
为对应于pv的饱和
温度，称为露点，
用td表示。
§12-4 湿空气及其状态参数
二、饱和蒸汽压、露点及绝热饱和温度
3. 在绝热条件下向湿 空气加入水分，并 尽其蒸发，也可使 空气达到饱和，如 图A－G。G点为绝 热饱和状态，相应 的温度为绝热饱和
温度，用Tw表示。
§12-4 湿空气及其状态参数
三、相对湿度
dpi p
正确
错。分压 力与分体 积不能同 时出现
例题（教材P374例12-2）
• 刚性绝热器被隔板一分为二，如图所示，左侧A装有氧气， VA1=0.3m3,PA1=0.4MPa, TA1=288K;右侧装有氮气， VB1=0.6m3,PB1=0.505MPa, TB1=328K;抽去隔板氧和氮混合，重新达到平衡后求： （1）混合气体的温度T2和压力P2;
mm
m
m
n
wi Rg,i
三、wi、xi、i的转算关系
Vi ni Vn
i xi
xi
ni n
mi M i m M eq
M eq Mi
wi
xi
M eq Mi
wiRg ,eq
wi
§12-2 理想气体混合物的比热 容、热力学能、焓和熵
✓ 比热容
c wici Cm xiCm,i C iCi
✓热力学能和焓 热力学能和焓均为广延参数
U Ui H Hi
u U
m
miui m
wiui
h H
m
mihi m
wi hi
同理：
Um
U n
niU m,i n
xiU m,i
Hm
H n
ni H m,i n
xi H m,i
✓熵
熵为广延参数
S Si s wisi
➢ 熵变
一、绝对湿度和饱和空气
在一定温度下：
➢ 湿空气中水蒸气的分压力愈大，其 绝对湿度愈大； ➢ 水蒸气的分压力不可能超过该温度 下水蒸气的饱和压力
pv ps
§12-4 湿空气及其状态参数
一、绝对湿度和饱和空气
水蒸气达到饱和时，湿空气具有 该温度下最大绝对湿度，这时的空气 称为饱和空气。
pv ps
v
用pi表示。
✓分压力定律
piV ni RT
piV ni RT
V pi RT ni nRT pV
p pi
混合气体的总压力等于各 组成气体分压力之和，称为道 尔顿(Dalton)分压定律
piV pV
ni RT nRT
pi p
ni n
xi
或 pi xi p
✓分体积
各组成气体都处于与混合物温度、压力相同 的情况下，各自单独占据的体积称为分体积。用
湿空气中水蒸气的绝对湿度ρv和同 样温度下饱和湿空气的绝对湿度ρs之比 值，来衡量空气的潮湿程度,这个比值称 为相对湿度。
v pv s ps
§12-4 湿空气及其状态参数
三、相对湿度
➢ = 0～100%，饱和湿空气的相对湿