第五讲水蒸气及湿空气*--
知识点
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及应用*课程目标与基本概念学习目标：知识点 阐述水蒸气产生的性质和本质 计算水和水蒸汽的状态参数 应用水蒸气的热力性质
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问题 计算水蒸气的热力过程*学习目标：能力期望 发现问题和表述问题 解决方法和建议(替代工质的研究) 应用批判性思维(反思：为什么焓-熵图那么重要？）*课程基本概念*计算水和水蒸汽的状态参数*国际规定，蒸汽表取三相点（即固、液、汽三相共存状态）液相水的热力学能和熵为零。p=611.7Pa，v=0.00100021m3/kg,T=273.16Ku=0kJ/kgs=0kJ/(kg·K)水和水蒸气的状态参数即：*水蒸气在临界点的状态参数：pcr=22.064MPatcr=373.99℃水蒸气临界状态参数*水和水蒸气的状态参数一般情况下，水蒸气的性质与理想气体差别很大,为了便于工程计算，将不同温度和不压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过热蒸汽的状态参数列成表或绘成线算图。*水和水蒸气的状态参数饱和水与饱和蒸气表 以温度为序（附录5） 以压力为序（附录6）*水和水蒸气的状态参数湿蒸气的参数由干度x从饱和水与饱和蒸气之间内插计算。湿蒸气*湿蒸汽的状态参数1kg湿蒸汽=xkg干蒸汽+（1－x）kg饱和水混合而成，注意单位未饱和水与过热蒸气表（附录表7）*水蒸气的焓熵图C临界点CA下界线CB上界线定压线定容线定温线定干度线湿蒸汽区的定压线就是定温线。*理解水蒸气的基本热力过程*水蒸气的基本热力过程分析目的：分析步骤：了解过程中水蒸气的状态变化规律，确定过程中水蒸气与外界的能量交换。(1)根据给定条件，在h-s图上（或水蒸气表中）查出初态的其它参数值;(2)根据初态和过程特点以及终态的一个参数值，确定终态的其它参数值;(3)根据热力学基本定律，结合过程的特点，计算过程中工质与外界交换的功量与热量。*定容过程*定温过程*定压过程*定熵过程在热工计算中，遇到最多的是水蒸气的定压过程(如锅炉中水蒸气的产生与冷凝器中水蒸气的凝结)和绝热过程(蒸汽机或汽轮机中水蒸气的膨胀作功过程)。*理解湿空气的性质*湿空气的性质湿空气：含有水蒸气的空气。干空气：完全不含水蒸气的空气。在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考虑空气中水蒸气的影响。湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合气体。根据道尔顿定律，湿空气的总压力等于水蒸气的分压力与干空气的分压力之和：*未饱和湿空气与饱和湿空气未饱和湿空气：饱和湿空气：湿空气中的水蒸气未饱和，处于过热状态，湿空气还能吸收水份。湿空气中的水蒸气已饱和，不能再吸收水份。定温吸湿过程1－3*露点露点：结露：湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td称为露点温度，简称露点。定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和，凝结成水（过程1－2）。结霜：*绝对湿度、相对湿度和含湿量湿度：湿空气中水蒸气的含量。绝对湿度：1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：饱和湿空气的绝对湿度达到最大值水蒸气的气体常数：*相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的绝对湿度之比称为湿空气的相对湿度。饱和湿空气干空气未饱和湿空气相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强；相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。绝对湿度、相对湿度和含湿量*含湿量：在湿空气中，与单位质量干空气共存的水蒸气的质量，称为湿空气的含湿量或比湿度。kg/kg(干空气)据理想气体状态方程：绝对湿度、相对湿度和含湿量*湿空气的相对分子质量、气体常数及密度干空气的相对分子质量:水蒸气的相对分子质量:湿空气的平均相对分子质量:*湿空气的气体常数湿空气的密度:每立方米湿空气所具有的质量。*湿空气的焓湿空气的焓：湿空气的比焓：kJ/kg（干空气）工程上，取0C时干空气、饱和水的焓为零，即ha=0、hv=0*湿空气的焓温度t下干空气和水蒸气的焓分别为温度t下干湿空气的焓为kJ/kg（干空气）*湿空气的焓－湿图湿空气的焓-湿图是湿空气工程计算的重要工具。（1）定焓线簇h0、h1、h2、h3…（2）定含湿量线簇d1、d2、d3…（3）定温线簇t0、t1、t2、t3…（4）定相对湿度线簇1、2、3…*理解湿空气的基本热力过程*湿空气的基本热力过程加热吸湿过程:工程上的干燥处理过程，如谷物、木材、药材、纺织品、食品、造纸等许多烘干工艺。人工干燥方法：利用未饱和湿空气来吸收被干燥物体的水分，达到干燥的目的。为了提高湿空气的吸湿能力，通常先对湿空气进行加热。由于加热过程中湿空气的含湿量不变，但随着温度升高，相对湿度降低，湿空气的吸湿能力增强。*在焓-湿图中湿空气的加热过程加热后的湿空气送入干燥室吸收被干燥物料的水份。如果忽略干燥室与外界的热量交换，物料中水份蒸发所吸收的潜热完全来自湿空气，因此物料干燥过程对湿空气来说是绝热加湿过程，湿空气的含湿量d和相对湿度增加，其焓值基本不变，如右图所示。*冷却去湿过程湿空气被冷却时，温度降低。在温度降至露点前其含湿量保持不变，相对湿度逐渐增加。当相对湿度达到＝1时，湿空气饱和，如果再继续冷却，则析出水份，过程将沿着的饱和曲线向含湿量减少、温度降低的方向进行，如右图所示。*现在能否回答以下的问题？ 为什么要研究水蒸气？其他工质不可以吗？ 为什么要深刻理解水蒸气的焓熵图？ 看到蒸汽轮机最后一排叶片的特点没？ 有什么其他的联想不？*习题：5-1、5-4、5-7？*谢谢各位同学！
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