2理想混合气体和湿空气

2 理想混合气体及湿空气
2.1 理想混合气体—Properties of ideal gas
如果各组成气体都处在理想气体状态，那么，其混合 物也具有理想气体的性质，并称为理想混合气体。 2.1.1 混合气体的成分：
组成混合气体各组元的分量与混合气体的总量的比值， 为混合气体的成分，用分数表示。
1、质量分数：P19 2、体积分数：P19 3、摩尔分数：P20
（2－14）
摩尔热容 cm J/(mol·K)
cm=M
(mole specific heat capacity)
n
Sw c i＝1 i i
（2－15）
定值比热容—看做是与温度无关的常数 比定压热容cp 比定容热容cv 理想气体的摩尔定压热容（用cmp表示）和 摩尔定容热容（用cmv表示）如表2－1所示。
2.2.3.3 含湿量
湿空气中包含的水蒸气的质量m与其中的干空气的质 量ma之比称为含湿量，用d表示，单位为千克/千克 （kg/kg）。按其定义有
d = mv = ρv = va
ma ρa
vv
（2-29）
按理想气体状态方程式有：
d = 0.622
pv
p－pv
（2－30）
d
= 0.622
ps
ps －
混合物的气体常数
R= Rm M
2.1.4 理想混合气体的比热容、热力学能、焓和熵
2.1.4.1 混合气体的比热容—specific heat capacity 比热容是指单位数量的物质，在温度变化1K时吸
收（或放出）的热量。 气体的数量单位有质量（kg）、容积（标准m3）
和摩尔（mol），则相应的气体比热容分别为质量比 热容、容积比热容和摩尔比热容。
2.1.2 分压力定律与分体积定律
2.1.2.1 分压力定律
p
=
n
S
pi
i＝1
（2－8）
2.1.2.1 分体积定律
n
V = S V i＝1 i
（2－10）
2.1.3 混合气体的摩尔质量和气体常数
热力学中引入折合气体分子量的概念，把混合气 体折合成某种假象的单质理想气体，该假想气体的 气体常数称为“折合气体常数”；混合气体的总质 量与混合气体总的物质的量之比称为混合气体的摩 尔质量（折合分子质量），用M表示，又称为混合气 体的折合摩尔质量或平均摩尔质量。
2.1.4.2 理想混合气体的热力学能和焓
理想混合气体的热力学能
n
U
=S i＝1
Ui
（2－17）
1kg理想混合气体的热力学能
n
u
=S i＝1
wiui
（2－18）
理想气体混合物的焓
n
H
=S i＝1
Hi
（2－19）
1kg理想混合气体的焓
n
n
h
=S i＝1
wihi
= i＝S1wi(ui+RiT)
（2－20）
rs
=
ps RvT
（kg/m3）
2.2.3.2 相对湿度
相对湿度是湿空气中水蒸气的分压与同温度下的饱和蒸 汽压的比值，也就是绝对湿度和相同温度的饱和湿空气的绝 对湿度的比值，用表示。即：
= rv = pv
rs ps
＝ 0 干空气 0 < < 1 未饱和湿空气 （2－25）
＝ 1 饱和湿空气
表明湿空气与同温下饱和湿空气的偏离程度， 值越小，表明湿空气继续容纳水分的能力越强。
（2－26）
湿球结冰时 pv＝133.3224×﹝pws－0.44 ﹙ t－tw ﹚﹞ （2－27）
式中：pws—对应于湿球温度tw时的饱和蒸汽压力，Pa。
湿空气的饱和蒸汽压力与温度之间存在一一对应 关系，可由下式计算：
4075.16 ps＝133.3224×exp(18.7509－ 236.516＋t ) (Pa)（2－28）
(4) 露点 td = ts(pv)
湿润的夏天水管上常出现水珠? 干燥的冬天pv小， td<0.0 oC 结霜
D点
2.2.3 绝对湿度、相对湿度与含湿量
2.2.3.1 绝对湿度 每1m3湿空气中所含水蒸气的质量，称为绝对湿度。
rv=
1 vv
= pv RvT
（kg/m3） （2-24）
饱和湿空气的绝对湿度又称为湿容量，用 rs 表示，则：
2.1.4.3 混合气体的熵
理想混合气体的熵
n
S
=S i＝1
Si
（2－21）
1kg理想混合气体的熵
n
s
=
S
i＝1
wisi
（2－22）
2.2 湿空气及其状态参数
2.2.1 概述 湿空气＝（ 干空气 ＋ 水蒸气 ）
理想混合气体
分压低
p = pa pvபைடு நூலகம்
湿空气与一般理想混合气体的最大区别
水蒸气的含量是变量!!
干球温度和湿球温度
干－湿球式湿度计
相 相 对 对 湿 湿 度 度 （ （％ ％ ） ）
干球温度t（℃） 图7－3 干－湿球温度与相对湿度的关系
干－湿球温度与相对湿度的关系
可由下列近似计算式计算出水蒸气的分压力，依此 求出空气的相对湿度。
湿球未结冰时 pv＝133.3224×﹝pws－0.5 ﹙ t－tw ﹚﹞
2.2.2 湿空气的状态 （1）未饱和湿空气
干空气 ＋
过热水蒸气
A点
pv < ps(t)
加入水蒸气，pv
（2）饱和湿空气
干空气 ＋
饱和水蒸气
B点
pv ＝ ps(t)
温度一定，不能 再加入水蒸气
（3）绝热饱和温度t′ A w w (绝热增湿降温过程)
w点
pv ＝ p′w(t′w)
这样达到的饱和状态称 为绝热饱和状态
ps
（2－31）
2.2.4 湿空气的焓
湿空气的焓是指包含1kg干空气的湿空气具有的热含 量，即1kg干空气及与其混合的水蒸气的焓之和，单位 是千焦/千克（kJ/kg），即：
h = ha＋ dhv
一般取0℃时干空气的焓值为零。
（2-32）
温度t下
干空气的焓 ha ＝cpt＝1.005t (kJ/kg) （2-33）
水蒸气的焓 h = 2501＋1.86t (kJ/kg) （2-34）
v
将式（2－33）和式（2－34）代入式（2－32）后， 湿空气的焓可写成：
h = 1.005t + d（2501+1.86t）（2－35）
2.2.5 绝热湿球温度
干－湿球式湿度计
绝热湿球温度tw形成过程的热平衡方程为： h2－h1＝cpt′w（d2－d1）(kJ/kg) （2－36）
混合气体的
n
质量比热容 c J/(kg·K) c = Sw c i＝1 i i
（2－13）
(specific heat capacity per unit of mass)
容积比热容 c′ J/(m3·K)
c′
= Sγ n
c i＝1 i ′i
(volumetric specific heat capacity)