第四章 空气的热湿处理(暖通空调)
空气的热湿处理暖通空调58页PPT
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
58
空气的热湿处理暖通空调
16、自己选择的路、跪着也要把它走 完。 17、一般情况下)不想三年以后的事， 只想现 在的事 。现在 有成就 ，以后 才能更 辉煌。
18、敢于向黑暗宣战的人，心里必须 充满光 明。 19、学习的关键--重复。
20、懦弱的人只会裹足不前，莽撞的 人只能 引为烧 身，只 有真正 勇敢的 人才能 所向披 靡。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
空气的热湿处理
空气的热湿处理为了使空调房间送风的热、湿度达到要求，在空调系统中必须有相应的热湿处理设备，通过各种处理方法（如对空气的加热或冷却、加湿或减湿），满足所要求的送风状态。
在空调工程中，用喷淋水处理空气得到广泛应用，尤其是对于大型的生产性空调，要求相对温度严格的场合。
喷水室中水和空气直接接触，热湿交换率高；空气被洗涤净化；只要适当改变水温，就能对空气进行加热、加湿或降温、减湿处理。
1、水和空气的热湿交换过程空气与水之间热湿交换规律所谓喷水室处理空气，是用喷嘴将不同温度的水喷成雾状水滴使空气与水之间产生强烈的热、湿交换，从而达到一定的处理效果。
在喷水室中，由于喷嘴的作用布满了无数小水滴。
现取一滴水进行分析，如图1所示。
由于水滴表面的蒸发作用，在水滴表面形成一层空气薄层。
不论是空气中的汽分子，还是水滴表面饱和空气层中的水汽分子，都在作不规则运动，空气中的水分子有的进入饱和空气层中，饱和空气层中的水汽分子有的也跳到空气层中去。
若饱和空气层中水汽压力大于空气中的水汽压力，由饱和空气层跳进空气中的水汽分子，多于由空气跳进饱和空气层中的水汽分子，这就是水分蒸发现象，周围空气被加湿了。
相反，如果周围空气跳到水滴表面饱和空气层中水汽分子，多于从饱和空气层中跳到空气中的水汽分子，这就是水汽凝结现象，空气被干燥了。
这种由于水蒸气压力差产生的蒸发与凝结现象，称为空气与水的湿交换。
图1 空气与水的热湿交换2、空气与水直接接触时的状态变化过当空气流过水滴表面是时，把水滴表面饱和空层的一部份饱和空气吹走。
由于水滴表面水汽分子不断蒸发，又形成新的饱和空气层，这样饱和空气层将不断与流过的空气相混合，使整个空气状态发生变化。
如果喷水量无限大，水和空气接触时间又无限长，则全部空气都能达到饱和状态，并具有水的温度。
在图2中，O表示被处理空气的状态点，当用水喷淋空气时，随着水温不同，可以得到七种典型的空气状态变化过程。
（1）tsh＞tg水温度高于空气的干球温度,过程线为O-1.显然,空气状态变化的程线在等温线索年方,如果在过程线上任取一点表示处理后的空气状态点,可见处理后的空气温度、湿量、焓均增加。
暖通空调空气热湿处理过程与设备
暖通空调空气热湿处理过程与设备1.空气加热：空气加热是暖通空调处理空气的基本操作之一、常用的空气加热设备包括电加热器、燃气锅炉、燃油锅炉、蒸汽锅炉等。
这些设备通过提供热源，将进入系统的空气加热到所需温度。
2.空气降温：空气降温是为了保持室内温度在合适的范围内。
空气降温的设备主要有风冷式空调系统、水冷式空调系统和蒸发冷却器。
风冷式空调系统通过压缩机和冷凝器将室内空气冷却，并通过风扇将冷风送入室内。
水冷式空调系统和蒸发冷却器则主要通过水的蒸发过程来降低空气温度。
3.空气除湿：除湿是空调系统中一个非常重要的过程，可以降低室内的湿度，提供更舒适的环境。
除湿的常用设备包括脱湿机、制冷式除湿机和吸附式除湿机。
脱湿机通过压缩机和冷凝器来提取湿气，并将干燥后的空气送入室内。
制冷式除湿机通过冷凝器和蒸发器来冷却和冷凝湿空气中的水蒸气，从而实现除湿。
吸附式除湿机则利用吸湿材料的亲水性来吸附湿气。
4.空气加湿：在一些干燥的环境中，如冬季或空调室内，需要对空气进行加湿以提供舒适的环境。
加湿的设备主要包括湿化器和喷雾器。
湿化器通过将水蒸发到空气中，增加空气中的湿度。
喷雾器则通过喷雾水雾的方式将水蒸发到空气中。
除了上述基本的处理过程和设备，暖通空调空气热湿处理还涉及到一些辅助设备和技术，如风机、风道、空气过滤器、调湿器等。
风机用于将处理过的空气送入室内或将室内空气排出去，以保持空气流通。
风道则用于输送空气。
空气过滤器用于去除空气中的灰尘、细菌等有害物质。
调湿器用于控制和调节室内湿度。
总之，暖通空调空气热湿处理是一个复杂的过程，需要多种设备和技术的配合来实现。
通过对空气加热、降温、除湿、加湿等处理，可以提供舒适、健康的室内环境。
空气调节空气热湿处理课件
常见的热湿处理方法包括直接蒸发冷 却、喷水冷却、空气混合冷却等，这 些方法能够有效地降低室内温度、提 高室内湿度，提供舒适的居住环境。
办公室空调的热湿处理
办公室空调的热湿处理主要目的是提供一个舒适的工作环境，提高员工的工作效 率。
空气调节空气热湿处 理课件
目录
CONTENTS
• 空气调节与热湿处理概述 • 热湿处理的方法与设备 • 热湿处理在空气调节中的应用 • 热湿处理的能效与环境影响 • 热湿处理的未来发展与挑战
01 空气调节与热湿处理概述
空气调节的定义与目的
定义
空气调节是对室内空气的温度、 湿度、洁净度、气流速度等参数 进行调节的过程。
性能。
能效影响因素
热湿处理的能效受到多种因素的 影响，包括室内外温湿度、空调 系统设计、设备性能、运行工况
等。
能效优化方法
为了提高热湿处理的能效，可以 采用优化系统设计、选用高效设
备、实施智能控制等方法。
热湿处理的环境影响
温室气体排放
热湿处理过程中使用的制冷剂等 物质在生产和使用过程中会产生 温室气体排放，对环境造成影响
智能化控制
利用先进的传感器和控制系统，实现热湿处理的智能化控制，提高 空气处理质量和能效。
多元化技术组合
针对不同的环境和需求，采用多种热湿处理技术的组合，以达到更好 的处理效果和节能目标。
热湿处理在新型建筑中的应用
绿色建筑
随着绿色建筑的发展，热湿处理技术广泛应用于绿色建筑的空调 系统，实现节能、的能源和水 资源，对环境产生一定压力。
环保标准与法规
(完整版)《暖通空调》教学大纲
《暖通空调》教学大纲大纲说明课程代码：5135031总学时：72学时（讲课66学时、实验6学时）总学分：4.5课程类别：专业选修适用专业：建筑环境与设备工程预修要求：传热学、工程热力学、流体力学、建筑环境学、流体输配管网、热质交换原理与设备一、课程的性质、目的、任务：本课程是建筑环境与设备工程专业学生的一门主干专业课程，其目的是通过该门课程的学习，使学生了解创造建筑物热、湿、空气品质环境的技术，即采暖、通风与空气调节技术，涵盖了所培养的毕业生将来从事准业工作所需的主要专业技术。
通过该课程的学习，并辅以一定的实践环节训练后，能具有一般建筑的采暖、通风与空调系统的设计与管理的初步能力。
二、课程教学的基本要求：1、掌握建筑冷热负荷和湿负荷的计算；2、掌握各种采暖、通风与空调系统的组成、功能、特点和调节方法；3、掌握系统中主要设备、构件的构造、工作原理、特性和选用方法；4、了解建筑节能、暖通空通自动控制、暖通空通领域的新发展和新技术。
三、大纲的使用说明：本大纲适用于建筑环境与设备工程专业本科教学。
大纲正文第一章绪论学时：2学时（讲课2学时）本章讲授要点：采暖通风与空气调节的含义、工作原理、分类。
重点：采暖通风与空气调节系统的工作原理。
1、采暖通风与空气调节的含义；2、采暖通风与空气调节系统的工作原理；3、采暖通风与空气调节系统的分类；4、采暖通风与空气技术的发展概况。
第二章热负荷、冷负荷和湿负荷的计算 6学时（讲课6学时）本章讲授要点：室内外空气计算参数，冬季建筑的热负荷，夏季建筑围护结构的冷负荷，室内热源散热引起的冷负荷，湿负荷，新风负荷及空调室内的冷负荷与制冷系统的冷负荷计算。
重点：热负荷、冷负荷和湿负荷的计算。
第一节：室内外空气计算参数第二节：冬季建筑的热负荷第三节：夏季建筑围护结构的冷负荷第四节：室内热源散热引起的冷负荷第五节：湿负荷第六节：新风负荷第七节：空调室内的冷负荷与制冷系统的冷负荷第八节：计算举例第三章全水系统 6学时（讲课6学时）本章讲授要点：全水系统的末端装置，热水采暖系统的分类与特点，高层建筑热水采暖系统，分户热计量采暖系统，热水采暖系统的作用压头，热水采暖系统的水力计算，热水采暖系统的失调与调节，全水风机盘管系统。
热质交换基本原理与设备习题集答案解析(第3版)
第一章绪论1答：分为三类。
动量传递：流场中的速度分布不均匀（或速度梯度的存在）热量传递：温度梯度的存在（或温度分布不均匀）质量传递：物体的浓度分布不均匀（或浓度梯度的存在）2、解：热质交换设备按照工作原理分为：间壁式，直接接触式，蓄热式和热管式等类型。
间壁式又称表面式，在此类换热器中，热、冷介质在各自的流道中连续流动完成热量传递任务，彼此不接触，不掺混。
直接接触式又称混合式，在此类换热器中，两种流体直接接触并且相互掺混，传递热量和质量后，在理论上变成同温同压的混合介质流出，传热传质效率高。
蓄热式又称回热式或再生式换热器，它借助由固体构件（填充物）组成的蓄热体传递热量，此类换热器，热、冷流体依时间先后交替流过蓄热体组成的流道，热流体先对其加热，使蓄热体壁温升高，把热量储存于固体蓄热体中，随即冷流体流过，吸收蓄热体通道壁放出的热量。
热管换热器是以热管为换热元件的换热器，由若干热管组成的换热管束通过中隔板置于壳体中，中隔板与热管加热段，冷却段及相应的壳体内穷腔分别形成热、冷流体通道, 热、冷流体在通道内横掠管束连续流动实现传热。
3、解：顺流式又称并流式，其内冷、热两种流体平行地向着同方向流动，即冷、热两种流体由同一端进入换热器。
逆流式，两种流体也是平行流体，但它们的流动方向相反，即冷、热两种流体逆向流动，由相对得到两端进入换热器，向着相反的方向流动，并由相对的两端离开换热器。
叉流式又称错流式，两种流体的流动方向互相垂直交叉。
混流式又称错流式，两种流体的流体过程中既有顺流部分，又有逆流部分。
顺流和逆流分析比较:在进出口温度相同的条件下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小, 顺流时，冷流体的出口温度总是低于热流体的出口温度，而逆流时冷流体的出口温度却可能超过热流体的出口温度，以此来看，热质交换器应当尽量布置成逆流，而尽可能避免布置成顺流, 但逆流也有一定的缺点，即冷流体和热流体的最高温度发生在换热器的同一端, 为了降低这里的壁温，有时有意改为顺流。
空调讲稿( 4-7)
13
6123、相同的表面式空气冷却器，在风量不变情况 下，湿工况的空气阻力与干工况的空气阻力相比， 下列哪一项是正确的？
（A）湿工况空气阻力大于干工况空气阻力 （B）湿工况空气阻力等于干工况空气阻力 （C）湿工况空气阻力小于干工况空气阻力 （D）湿工况空气阻力大于或小于干工况空气阻力均有可能
答案：A
16
第5节 气流组织的选择及其计算 （375-404）
大纲要求：掌握常用气流组织形式的选择及其计算方法。 一、送回风口的空气流动规律，P.375 1. 等温自由紊流射流： 图3.5-1，式3.5-1，送风口的紊流系数α。 2. 非等温自由射流，图3.5-2，式3.5-3，式3.5-4。 3. 阿基米德数Ar。 阿基米德数是表征浮力与惯性力的无因次比值，式3.5-5。 4. 受限射流。贴附射流，有限空间射流。图3.5-3。 5. 平行射流。式3.5-8。 6. 旋转射流。 7. 回风口空气流动规律。点汇及其流速分布规律。 式3.5-11： v1/v2=r22/r12。 回风口与送风口对流场的影响比较。
25
第7节 空调冷热源设备的选择与配置（424-437）
大纲要求： 熟悉冷热源设备的主要性能； 掌握国家现行节能标准对冷热源设备能效等级的规定； 掌握冷热源设备的选择计算方法。 一、冷热源的选择原则（P.424） (3) , (5) , (6) , (7) , (8) 。 二、冷热水机组的主要性能比较 （P.425） 包括：制冷量范围；性能系数(COP)；调节性能； 环保性能(制冷剂,噪声,对空气、水环境的影响等)。 1. 活塞式： 单机制冷量小。机组制冷量≤900kW； COP＝2.6～3.6，较低； 调节性能差。 工程中，已很少采用。
第四章 空气的热湿处理(暖通空调)
肋片与水膜之间的换热量为 dqF 2 饱和空气焓可近似为
dqF 2
d tF dqF 2F y F dx 2 dx
w
2
yw iw aw bwtw
(t w t F )dx
w
bw yw
(iw iF )dx
iF aw bwt F dqF bw yw iw iF dx 2w
凝 结 水 膜
湿空气边界层 t
冷表面 tw 冷 却 dA 剂W
湿 空 气G
d
ti
di
冷却剂边界层
2014-7-8
52-17
与水膜相邻的饱和空气层的温度与冷却器表面上
的水膜温度相等。
热交换:
空气主流与凝结水膜之间的温差 (t ti ) ；
质交换:
空气主流与凝结水膜相邻的饱和空气层中的水蒸汽 的分压力差，即含湿量差 (d d i )
yw c p 1 hD w bwh
bw dqF i iF 2dx
yw c p b h w w
d 2t F dqF 2F y F dx 2 dx
iF aw bwt F
2hD 2hD dqF (i iF )dx iF dx bw bw
1
(2)W →1→ O: 固体吸湿剂减湿 → 表面冷却器等湿冷却 ( 3)W → O: 液体吸湿剂减湿冷却
5 4 3
0
W
t0
夏季：冷却减湿
O
L'
2
d0 W'
L
i
冬季：加热加湿
(1) W’ → 2 → L → O:加热器预热→ 喷蒸汽加湿→加热器再热 (2)W‘→ 3 → L → O: 加热器预热→ 喷淋室绝热加湿→ 加热器再热 (3) W' → 4 → O: 加热器预热→ 喷蒸汽加湿 (4)W' → L→ O: 喷淋室喷热水加热加湿→ 加热器再热
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(2)W →1→ O: 固体吸湿剂减湿 → 表面冷却器等湿冷却 ( 3)W → O: 液体吸湿剂减湿冷却
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夏季：冷却减湿
O
L'
2
d0 W'
L
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冬季：加热加湿
(1) W’ → 2 → L → O:加热器预热→ 喷蒸汽加湿→加热器再热 (2)W‘→ 3 → L → O: 加热器预热→ 喷淋室绝热加湿→ 加热器再热 (3) W' → 4 → O: 加热器预热→ 喷蒸汽加湿 (4)W' → L→ O: 喷淋室喷热水加热加湿→ 加热器再热
回风：就是从室内引出的空气，经过热质交换设
备的处理再送回室内的环境中。
湿空气焓湿图：把描述湿空气状态参数及其变化
过程的特性，描述在以焓值为纵坐标、以含湿量为 横坐标的图线称为焓湿图。
2014-7-8 52-5
以1kg干空气的湿空气为基准，在一定的大气压力 下，取焓h与含湿量d为坐标，图中有定含湿量、 定水蒸气分压力、定露点温度、定焓、定湿球温 度、定干球温度、定相对湿度各线簇。
空调工程中通常通过金属冷壁面冷却湿空气以除掉湿 分，使得空气侧壁面上出现水蒸汽冷凝液在重力作用 下的流动 金属壁
传热 传质
湿空气
气膜
冷却介质
冷凝液膜
湿空气在冷壁面上的冷却去湿过程示意图 2014-7-8
52-16
如图所示，湿空气进 入冷却器内，当冷却 器表面温度低于湿空 气的露点温度，水蒸 汽凝结，在冷却器表 面形成一层流动的水 膜。 热质交换同时进行， 相互影响。
凝 结 水 膜
湿空气边界层 t
冷表面 tw 冷 却 dA 剂W
湿 空 气G
d
ti
di
冷却剂边界层
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与水膜相邻的饱和空气层的温度与冷却器表面上
的水膜温度相等。
热交换:
空气主流与凝结水膜之间的温差 (t ti ) ；
质交换:
空气主流与凝结水膜相邻的饱和空气层中的水蒸汽 的分压力差，即含湿量差 (d d i )
di i ii dt t ti
干球温度
湿空气出口状态
湿球温度
t
入口端冷却剂温度
2014-7-8
湿球温度
出口端冷却剂温度
52-24
冷却表面积计算
Gdi hmd (i ii )dA
G A hmd
di i ii
2014-7-8
52-25
4.2.2 湿空气在肋片上的冷却降湿过程 表面式冷却器往往采用肋片这种扩展换热面的形 式来强化冷却降湿过程中的热、质交换。肋片有直 肋和环肋两类，直肋和环肋又都可分为等截面和变 截面
tw 冷 却 d A 剂W
dt w hw (ti t w ) Wcw dA
2014-7-8
冷却剂边界层
52-19
根据热平衡可得
hw (ti tw ) h(t ti ) hmd (d di ) r
h(t ti ) hmd (d d i )r hmd
52-10
水蒸气分压力线簇
pv
pd Bd pB f (d ) pv f (d ) pv 当p一定时， 当 v 一定时， d 0.622 d 622
由于d通常很小，所以pv与d近似成线性
52-11
4.1.2 空气热湿处理的原理和方案
(1) W →L → O 喷淋室喷冷水(或用表面冷却器)冷却减湿 → 加热器再热
2014-7-8 52-6
定含湿量线簇
一定压力下，水蒸气分压与含湿量一一对应， 因此定比湿度线簇也是定水蒸气分压力线簇。 露点温度td取决于水蒸气分压，因此定含湿量 线簇也是定td线簇。
52-7
定焓线簇
52-8
定温（干球温度）线簇
52-9
定相对湿度线簇
Φ=100%时线实际上是不同含湿量d下露点的轨迹 Φ=0%时即为干空气，d＝0，即纵坐标轴
对于水-空气系统，根据刘伊斯关系式上式改写为
hw (ti tw ) hmd c p (t ti ) (d di )r
hmd (i ii )
——麦凯尔方程
2014-7-8 52-20
hw (ti t w ) hmd (i ii )
麦凯尔方程式说明：
冷却降湿过程中，湿空气主流与紧靠水膜饱和空气
冬季室内设计工况：根据我国的《采暖通风与空
气调节设计规范》 GB50019-2003 ，舒适性空调室 内计算参数为：温度18～22℃；相对湿度为：40% ～60%，风速不应大于0.2m/s。
2014-7-8 52-4
相关概念
新风：就是从室外引进的新鲜空气，经过热质交
换设备处理后送入室内的环境中。
空调系统需要的新风主要有两个用途：一是满足室内人员的 卫生要求；二是补充室内排风和保持室内正压。前者主要是 稀释室内二氧化碳浓度，使其达到允许的标准值；后者通常 根据风平衡计算确定。
4.3.1 热湿交换原理
显热交换是空气与水之间存在温差时，由导热、 对流和辐射作用而引起的换热结果。 潜热交换是空气中的水蒸汽凝结（或蒸发）而放 出（或吸收）汽化潜热的结果。 总热交换是显热交换和潜热交换的代数和。
如图所示，当空气与敞开水面或飞溅水滴表面接触时，由 于水分子作不规则运动的结果，在贴近水表面处存在一个温 度等于水表面温度的饱和空气边界层，而且边界层的水蒸汽 分压力取决于水表面温度。
2014-7-8
52-3
相关概念
送风状态点：指的是为了消除室内的余热余湿，以
保持室内空气环境要求，送入房间的空气的状态。
夏季室内设计工况：根据我国的《采暖通风与空
气调节设计规范》GB50019-2003，舒适性空调室内 计算参数为：温度24～28℃；相对湿度为：40% ～ 65%，风速不应大于0.3m/s。
下面介绍麦凯尔(Miokley)方程的推导方法。
2014-7-8
52-18
空气侧：
凝结水膜
Gdd r hmd (d di )dA r
Gcp dt h(t ti )dA
忽略水膜和金属表面的热阻， 冷却剂的传热量有：
湿空气边界层 t 湿 ti 空 气G
d di
冷表面
hw (ti tw )dA Wc wdtw
2014-7-8 52-23
i
湿 空 气 冷 却 减 湿 过 程 示 意 图
B(tw1,i1) ●
饱 和 线
Q
湿空气入口状态
● E(t1,i1)
切线 连 接 ● C(ti, ii) 线
di Wc w dt w G
hwc p ii i ti t w h
工 作 线
冷却减湿 过程线 A(tw2,i2) i2 ● ● M(t2, i2) 干球 温度 P tw1 td 2 t2 tw2 td 1 t1
等截面直肋示例
2014-7-8 52-26
假定：
1）热、质传递过程
是稳定的；
湿空气
2yF
2）肋片的导热系数、
肋根温度均为值；
dqF tw
tF qF
dx
L
3）肋片只有x向导
热，肋片外的水膜
水膜平均厚度 y
w
x
tFB
只有y向的导热 。
2014-7-8
等截面直肋
y
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dt qF 2F y F dx
湿空气
2yF
dqF
tF
dx
L
dt dt 2F y F 2 F y F (dx) dx x dx dt d 2t 2F y F 2F y F 2 dx dx dx
tw qF yw x tFB y
2014-7-8 52-28
肋片微元在x方向上净导热量为
2014-7-8 52-13
4.2 空气与固体表面之间的热湿交换
冷却降湿是将空气冷却到露点温 度以下，从而将其中水蒸气部分去除 的方法 喷淋室除湿 表冷器除湿 蒸发器盘管除湿。。。
2014-7-8
52-14
A
冷却盘管
B
C 湿空气通过盘管的情况
凝结水
冷却除湿时空气状态变化的i-d 图上表示
4.2.1 湿空气在冷表面上的冷却降湿
微元体上，湿空气和水膜的总传热量为
dqF c p h i iw dqF 2hmd (i iw )dx 2 (i iw )dx dx 2h cp bw dqF yw c p i iF 2dx w bw h
2014-7-8
52-29
令
的焓差是热、质交换的推动势；
单位时间单位面积上的总传热量可近似的用传质系
数hmd与焓差驱动力的乘积来表示。
2014-7-8
52-21
根据热平衡，空气侧：
Gdi hmd (i ii )dA
Gcp dt h(t ti )dA
h hmd c p
di i ii dt t ti
肋片与水膜之间的换热量为 dqF 2 饱和空气焓可近似为
dqF 2
d tF dqF 2F y F dx 2 dx
w
2
yw iw aw bwtw
(t w t F )dx
w
bw yw
(iw iF )dx
iF aw bwt F dqF bw yw iw iF dx 2w
yw c p 1 hD w bwh
bw dqF i iF 2dx
yw c p b h w w
d 2t F dqF 2F y F dx 2 dx