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绝热饱和过程 [2008-11-5]来源:正岛电器

摘要:在以上的讨论和计算中,已引用了比湿度的概念。本节将介绍干、湿球温度与湿度的关系。

设温度为T1的未饱和湿空气进入一个贮有温度为T2的水的绝热容器,水在绝热容器中具有很大的定温表面。空气离开容器时成为温度为t2的饱和湿空气.当未饱和湿空气缓缓流经水面时,有部分水汽化,水汽化时所需的能量来自湿空气和容器中的水.由于容器是绝热的,因而空气温度下降为t2,.所以t2总低于t1.加给空气的水的温度为t2.湿空气最后与水面达到热平衡,此时的平衡温度称之为理论湿球温度,也称为绝热饱和温度.

湿空气流和补充水流之动能和位能差均可略去不计,对外也无功和热的交换.根据稳定流动能量方程得

maha1+mv1hv1+(mv2-mv1)h1=maha2+mv2hv2

式中, h1为温度为t2的补充水的焓;脚标1.2表示进出容器的各量.

将上式除以干空气的质量ma,得

ha1+ω1hv1+(ω2-ω1)h1=ha2+ω2hv2

ω1(hv1-hl)= ω2(hv2-hl)-(ha1-ha2)

ω1=ω2(hv2-hl)- (ha1-ha2)/ (hv1-hl)

hv2-hl为t2时水的汽化潜热r2.湿空气流出容器时已达饱和状态,故hv2=hv",且干空气的焓变量可写成ha1-ha2=cp(t1-t2).

又上式分母hv1-h1可改写成

hv1-h1=(hv2-h1)+(hv1-hv2)=r2+(hv1-hv2)

故ω1=上式中,在低压下可取空气的cp=1.005kj/(kg k).低压下水蒸气可视为理想气体,且其比热容为1.863 kj/(kg k).则\ hv1-hv2=1.863(t1-t2)

于是 式中ω2=0.622pv2/(pb-pv2)

因空气在点2处是饱和状态,即Φ=1,从而pv2即为水蒸气在t2下的饱和压力ps.也就是说,若知道了湿空气压力和温度,就可算出ω2.若再测出t1,就可根据式算出ω1.求得ω1后,相对湿度Φ1和水蒸气分压力pv1也就可求得.

在水蒸气的Ts图上表示了绝热饱和过程中湿空气内水蒸气的状态变化.由于湿空气内水蒸气的量在增加,所以在混合过程中,虽然湿空气的压力保持不变,而水蒸气的分压力却在增加.此外,由于水的汽化作用,湿空气的温度,也即湿空气内水蒸气的温度,在过程进行中降低了.因而理论湿球温度高于pv1下的露点TDp,而低于干球温度.


 

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