工程热力学
适用课程:&工程热力学A(双语)(ac),工程热力学A(ac),工程热力学B(双语)(ac),工程热力学B(ac)【访问量：228809】
所示，在焓-含湿量图上，湿空气的加热过程沿定含湿量线向温度升高的方向进行，湿空气的焓值增加，相对湿度降低。加热过程中，湿空气的吸热量等于其焓值的增加，即
1、h2为单位质量干空气的湿空气在过程初、终态时的焓值。
所示，在焓-含湿量图上，未饱和湿空气的冷却过程沿定含湿量线向温度降低的方向进行，焓值减小，相对湿度增大。
点，温度降至其露点温度，湿空气达到饱和状态。如再进一步冷却，就有水蒸气不断凝结析出，湿空气的含湿量随之降低，即饱和湿空气的冷却过程伴随着去湿作用，所以常被称为冷却去湿过程。如图过程3-4所示，在焓-含湿量图上，湿空气的冷却去湿过程沿着＝100％的相对湿度线含湿量减小的方向进行。在该过程中，湿空气的温度、焓也都降低。
3-d4。根据热力学第一定律可知，冷却去湿过程中，湿空气的焓降应等于冷却介质带走的热量与凝结水带走的能量之和，即
2－d1，湿空气的焓增为水分带入的能量，因为过程中水分带入湿空气中的能量0.001(d2－d1)hv与湿空气的焓相比很小，可忽略不计，即
图上，湿空气的绝热加湿过程应沿等焓线向含湿量增大的方向进行。
d1+d2+…+dn
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11航空气象
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气象知识测试题
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3秒自动关闭窗口湿空气的性质及湿度图
为了满足贮存、运输、加工和使用等方面的不同需要，对化工生产中涉及的固体物料，一般对其湿分（水分或化学溶剂）含量都有一定的要求。除湿的方法一般有:（1）机械除湿，如离心分离；（2）物理除湿，如实验室使用干燥剂（如无水氯化钙，硅胶等）来吸附湿物料中的水分；（3）干燥，即利用热能来除去湿物料中湿分的方法。
化工中以连续操作的对流干燥应用最为普遍，干燥介质可以是不饱和热空气、惰性气体及烟道气，需要除去的湿分为水分或其它化学溶剂。本章主要讨论以不饱和热空气为干燥介质，湿分为水的干燥过程。其它系统的干燥原理与空气-水系统完全相同。
知识点5-1 湿空气的性质及湿度图
一、湿空气的性质
在干燥操作中，不饱和湿空气既是载热体又是载湿体，因而可通过空气的状态变化来了解干燥过程的传热、传质特性，为此，应首先了解湿空气的性质。
干燥过程中湿空气中的水分含量是不断变化的，但绝干空气量不变，故湿空气的各性质参数均以1kg绝干空气作为基准。
湿度又称湿含量，为湿空气中水汽的质量与绝干空气的质量之比，以H表示，单位为kg水汽/kg绝干气，
M――摩尔质量，kg/kmol；
Y――湿空气中水汽与绝干气的摩尔比。
（下标v表示水蒸汽、g表示绝干空气。）
常压下湿空气可视为理想气体，根据道尔顿分压定律，由式5-1可得
p――水汽的分压，Pa或kPa;
P――总压，Pa或kPa。
当湿空气中的水汽分压等于该空气温度下纯水的饱和蒸汽压时，空气达到饱和,相应的湿度称为饱和湿度，以Hs表示，
式中 ps――空气温度下纯水的饱和蒸汽压，Pa或kPa。
显然，湿空气的饱和湿度是温度与总压的函数，而湿度仅与水汽的摩尔比有关。
2．相对湿度j
在一定总压下，湿空气中水汽分压p与同温度水的饱和蒸汽压ps的百分比称为相对湿度百分数，简称相对湿度，以j表示，
相对湿度代表空气的饱和程度，由其可判断湿空气能否作为干燥介质；而湿度是湿空气含水量的绝对值，由湿度不能判别湿空气能否作为干燥介质。当p=ps时，j=1，表示湿空气被水汽所饱和，称为饱和空气，饱和空气不能再吸收水分，因此不能作为干燥介质。当p=0时，j=0，表示湿空气中不含水分，为绝干空气，这时的空气具有最大的吸湿能力。
将式5-4代人式5-2，可得H与j的关系式为，
含1kg绝干气的湿空气之体积称为湿空气的比容,又称为湿容积，以vH表示，单位为m3湿空气/kg绝干气。若湿空气视为理想气体，则有，
vH =1kg绝干气的体积+H kg水汽的体积
式中 t ――温度，℃。
一定总压下，湿容积是温度和湿度的函数。
4．比热容cH
常压下，含1kg绝干气的湿空气之温度升高（或降低）1℃所吸收（或放出）的热量，称为比热容，又称湿热，以cH 表示，单位为kJ/(kg绝干气?℃)，
cg――绝干空气的比热容，kJ/(kg绝干气?℃)；
cv――水汽的比热容，kJ/(kg水汽?℃)。
在常用温度范围内，cg、cv可按常数处理，cg
=1.01kJ/(kg绝干气?℃),cv =1.88kJ/(kg水汽?℃)。将其代人式5-7，得
显然，比热容仅是湿度的函数。
含1kg绝干气的湿空气的焓称为湿空气的焓，以I 表示，单位为kJ/kg绝干气，
Ig――绝干空气的焓，kJ/kg绝干气；
Iv――水汽的焓，kJ/kg水汽。
现规定0℃的绝干空气及0℃的液态水的焓值均为0，湿空气焓的计算式为
式中 r0――0℃时水的汽化热，其值为2490kJ/kg。
故式5-8ａ又可以改为
可看出，湿空气的焓是温度和湿度的函数。
干球温度 用普通温度计直接测得的湿空气的温度，称为湿空气的干球温度，简称温度，以ｔ表示。它是湿空气的真实温度。
湿球温度 用湿纱布包裹温度计的感温部分（水银球），纱布下端浸在水中，以保证纱布一直处于充分润湿状态，这种温度计称为湿球温度计，如图5-1所示。
将湿球温度计置于温度为ｔ、湿度为Ｈ的流动不饱和空气中，湿纱布中的水分必然要汽化，并向空气主流中扩散；同时汽化吸热使湿纱布中的水温下降，与空气间出现温差，引起空气向水分传热。当空气传给水分的显热恰好等于水分汽化所需的潜热时，空气与湿纱布间的热质传递达到平衡，湿球温度计上的温度维持恒定。此时湿球温度计所测得的温度称为湿空气的湿球温度，以ｔw表示。
在上述热质传递过程中，由于空气流量大，可认为湿空气的温度与湿度一直恒定，并保持在初始温度t和湿度Ｈ的状态下。当达稳定时，空气向湿纱布表面的传热速率为
Q――空气向湿纱布的传热速率，W；
α――空气与湿纱布间的对流传热系数，W/(m2?℃）；
S――空气与湿纱布间的传热面积；ｍ2；
t――空气的温度，℃；
tw――空气的湿球温度，即湿纱布表面的温度，℃。
传质速率为
N――水汽由相界面向空气主流的扩散速率，kg/s;
kH――以湿度差为推动力的传质系数，kg/(m2?ｓ?ΔＨ）;
T ――湿球温度tw下空气的饱和湿度，kg/kg绝干气。
在稳定状态下，传热速率与传质速率之间的关系为
――湿球温度tw下水汽的汽化热，kJ/kg。
联立式5-9、式5-10及式5-11，并整理得
实验表明，一般情况下上式中的kH和α都与空气速度的0.8次方成正比，故可认为其比值与气流速度无关，对于空气～水蒸汽系统，
湿球温度ｔw不是湿空气的真实温度，它是湿空气温度ｔ和湿度Ｈ的函数。当湿空气的温度一定时，不饱和湿空气的湿球温度总低于干球温度，空气的湿度越高，湿球温度越接近干球温度，当空气为水汽所饱和时，湿球温度就等于干球温度。在一定总压下，只要测出湿空气的干、湿球温度，就可用式5-12算出空气的湿度。
应指出，在测湿球温度时，空气的流速应大于5m/s，以减少辐射与导热的影响。
（3）绝热饱和冷却温度 湿空气经过绝热饱和冷却（或绝热增湿）过程后所达到的温度，称为湿空气的绝热饱和冷却温度，简称绝热饱和温度，以tas表示。
绝热饱和温度可在如图5-2所示的绝热饱和冷却塔中测得。设塔与外界绝热，在不饱和空气与大量水充分接触的过程中，水分会不断汽化进入空气中，汽化所需的热量由空气温度下降放出显热供给，水汽又将这部分热量以汽化潜热的形式带回至空气中。随着过程的进行，空气的温度沿塔高逐渐下降、湿度逐渐升高，若两相有足够长的接触时间，最终空气为水汽所饱和，而温度降到与循环水温相同。空气在塔内的状态变化是在绝热条件下降温、增湿直至饱和的过程，达到稳定状态下的温度就是初始湿空气的绝热饱和冷却温度，与之相应的湿度称为绝热饱和湿度，以Has表示。
对图5-2的塔作热量衡算，即可求出绝热饱和温度与湿空气其它性质间的关系。
设湿空气入塔的温度为ｔ、湿度为Ｈ，经足够长的接触时间后，达到稳定状态，湿空气离开塔顶的温度为
、湿度为Has。
塔内气液两相间的传热过程为：空气传给水分的显热恰好等于水分汽化所需的潜热。因此，以单位质量绝干气为基准的热衡算式为
将上式整理得
的函数，cH是H
的函数。由此，绝热饱和温度
是湿空气初始温度ｔ和湿度Ｈ的函数，它是湿空气在绝热、冷却、增湿过程中达到的极限冷却温度。在一定的总压下，只要测出湿空气的初始温度和绝热饱和温度
就可用式5-14算出湿空气的湿度Ｈ。
实验证明，对于湍流状态下的水蒸汽～空气系统，常用温度范围内
与湿空气比热容ｃH值很接近，同时
，故在一定温度ｔ与湿度Ｈ下，比较式6-10和式6-14可以看出，湿球温度近似等于绝热饱和冷却温度，即
但对于水蒸汽～空气以外的系统，式5-15就不一定成立了。例如甲苯蒸汽～空气系统，
与tw就不相等。
对于水蒸汽～空气系统，绝热饱和温度
和湿球温度tw在数值上近似相等，且两者均为初始湿空气温度和湿度的函数。但两者是两个完全不同的概念，区别如下：
湿球温度tw
绝热饱和温度
大量空气与湿物料接触。
大量湿物料与空气接触。
空气的温度和湿度不变。
空气的温度降低，湿度升高。
空气与湿物料之间进行热质传递达到平衡时，湿物料表面的温度。
空气在绝热增湿过程中，焓不变，空气达到饱和时的温度。
（4）露点 将不饱和空气等湿冷却到饱和状态时的温度称为露点，以td表示。显然，露点下的湿度就是露点下的饱和湿度，以
表示，单位为kg/kg绝干气。由式5-3得
――露点下水的饱和蒸汽压，Pa。
式5-16也可改写为
在一定的总压下，若已知空气的露点，可用式5-16算出空气的湿度；反之，若已知空气的湿度，可用式5-17算出露点下的饱和蒸汽压，再从水蒸汽表中查出相应的温度，即得露点。
根据以上分析，对水蒸汽～空气系统，干球温度t、绝热饱和温度
（即湿球温度tw）及露点td三者之间的关系为：
不饱和空气 或
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