1、1冷冷 却却 塔塔 原原 理理2 第一部分第一部分 湿湿 空空 气气 的的 基基 本本 概概 念念3一、一、干空气的性质干空气的性质 表1 干空气的组成表成分成分相对分子质量相对分子质量摩尔成分摩尔成分O232.0000.2095N228.0160.7809Ar39.9440.0093CO244.010.0003组成组成地球表面以上的大气压地球表面以上的大气压 pppz066 226112255710(.).海拔高度为z时的大气压力，mmHg 海拔高度，m 标准状态下大气压力（pb=760mmHg）4二、二、混混 合合 气气 体体 考虑气体混合物的基本原则：混合气体的组分混合气体的组分都处理想
2、气体状态，则混合气体也处理想气体状态；混合气体可作为某种假想气体，其质量和分子数混合气体可作为某种假想气体，其质量和分子数与组分气体质量之和及分子数之和相同与组分气体质量之和及分子数之和相同；即有：平均气体常数混混混ggRTRmpV即 理想气体混合物可作为Rg混和M混的“某种”理想气体平均摩尔质量混混混MRRMgmolmMv330104.22)(inn混等等混混iiMnMn51.分压力定律分压力定律 分压力分压力组分气体处在与混合气体相同容积、组分气体处在与混合气体相同容积、相同温度单独对壁面的作用力相同温度单独对壁面的作用力。nRTpV RTnVpiiRTnVp11RTnVpmmnRTnRT
3、pVii分压力定律ipp6 2、分容积定律、分容积定律 分容积分容积组分气体处在与混合气体同温同压单独组分气体处在与混合气体同温同压单独 占有的体积。占有的体积。pVnRTRTnpV11RTnpViiRTnpVmmnRTnRTVpii分体积定律iVV73、混合气体成分、混合气体成分1iiiwmmw2）体积分数）体积分数1iiiVV3）摩尔分数）摩尔分数1iiixnnx1）质量分数）质量分数4）各成分之间的关系）各成分之间的关系)iiax)giiiigiRMbwxxRM混混8iipxpa)已知质量分数已知质量分数gigiRw R 混混混gRRM4、分压力的确定、分压力的确定 5、混合气体的折合气
4、体常数和折合摩尔质量、混合气体的折合气体常数和折合摩尔质量 b)已知摩尔分数已知摩尔分数iigRMM xRM 混混混9三、三、湿湿 空空 气气 1、饱和空气和未饱和空气、饱和空气和未饱和空气 湿空气作为理想气体混合物 湿空气是特殊的理想混合气体 ppvpa 湿空气的压力 当地大气压 水蒸气的分压力 干空气的分压力 空气未饱和过热vsptt 所以空气饱和与否取决于t，pv空气中的水蒸气空气饱和饱和vsptt 水蒸气过热饱和10如/C1102030/kPa 0.6556 1.2279 2.3385 4.2451stp1.2279kPavp 20 C10 C空气达成饱和的途径 t不变，不变，pv上升
5、，上升，pv=ps（t）pv不变，不变，t下降，下降，t=ts（pv）未饱和未饱和饱和饱和1 C？饱和饱和112、绝对湿度和相对湿度、绝对湿度和相对湿度绝对湿度每立方米湿空气中水蒸气的质量 kg/m3TRpvTRvppgvvvvgvvvvv1)13）v数值不能直接反映湿空气吸湿能力的大小 如pv=0.6566kPa，1 时pv=ps，无吸湿能力 10 时pvps有吸湿能力。)2max,max,vsvsvvppp12相对湿度湿空气中水蒸气含量与同温度下 最大可能含量之比svsvsvpppp)110)2=0 干空气0 2 3174、比湿度（含湿量）、比湿度（含湿量）比湿度（含湿量）1kg干空气中所
6、含水蒸气的质量，又称含湿量，用d表示。vamdm水蒸气质量 干空气质量,vvg vp VmR T,aag ap VmRT0.6220.6220.6220.622vvavsssppdpppppppp5、湿空气的焓、湿空气的焓 avhhdh1kg干空气的焓 1kg水蒸气的焓 h=1.005td(25011.86t)186、湿空气的焓湿图、湿空气的焓湿图 19 例：例：压力0.2MPa，温度t1=30，相对湿度 1=0.6的湿空气经绝热节流，压力降至p2=0.1MPa，求：此时湿空气的相对湿度，含湿量d2及v2111222vvvvpppppp21272.4Pavp求得解：理想气体节流后有：p2s1、
7、v2v1、T2=T1，均适用于湿空气。同时由于节流前后干空气及 水蒸气量均不变，故进而有d2=d1。查表：t=30，psv=4241Pa pv1=1psv1=0.64241Pa=2554.6Pa 节流过程 d2=d1 即20212211272.4Pa0.304241Pavvsvsvpppp22221272.4Pa6220.6228.016kg/kg(100000 1272.4)Pavvpdpp干空气讨论：讨论：查h-d图得幻灯片 18d=0.0161kg/kg干空气？h-d图使用条件！幻灯片 20211.1.蒸发冷却蒸发冷却2121wvvammmmdd1212aawam hmddhm h即水蒸
8、气质量守衡：水蒸气质量守衡：能量守衡：能量守衡：111222aavwwaavmhd hm hmhd h21wvhhdd且与 相差不大12hh四、湿空气热力过程四、湿空气热力过程222.冷却、冷却去湿冷却、冷却去湿 2121cawQmhhddh12wammdd水蒸气质量守衡：水蒸气质量守衡：能量守衡：能量守衡：23 例：例：t1=20，1=60%的空气在加热器中加热到温度t2=50 然后进入干燥器，流出干燥器时空气温度t=37.7 ，若空气压力近似不变，为0.1MPa，试求：1）加热终了时空气相对湿度；2）是物料蒸发1kg水分，需要多少kg干空气；3）设干空气的质量流量为5000kg/h，加热器
9、每小时向 空气加入多少热量。t/20 25 30 35 40 45 50 Ps/kPa 2.3368 3.1712 4.2417 5.6217 7.3749 9.5817 12.35524解：解：,20 C2.3368kPasp因为加热器内过程含湿量d不变，而0.622vbvpdpp 过程中pb保持不变，所以211.40208kPavvpp10.6 2.3368kPa1.40208kPavspp2522,50 C21.40208kPa12.355kPa11.35%12.355kPavssppp3121.40208kPa0.6228.845 10 kg/kg(100 1.40208)kPadd干
10、空气2373.19kJ/kghh干空气33331.0052501 1.86htdt111186.12501001.0005.1tdth-31.005kJ/(kg K)20 C8.845 10 kg/kg2501kJ/kg 1.86kJ/(kg K)20 C42.55kJ/kg干空气干空气同样2633331.00573.19kJ/kg 1.005kJ/(kg K)37.7 C2501 1.862501kJ/kg1.86kJ/(kg K)37.7 C0.01373kg/kghtdt干空气所以，使物料蒸发1kg需：1204.71kgamd干空气215000kg/h73.1942.55 kJ/kg15
11、3200kJ/hamqhh 32(0.013730.008845)kg/kg0.004885kg/kgddd干空气干空气加热器加入空气的热量27 第二部分第二部分 冷冷 却却 塔塔28一、分类一、分类机械通风冷却塔机械通风冷却塔逆流式逆流式29横流式横流式30示意图示意图填料填料31自然通风冷却塔自然通风冷却塔填料，共2层，约高1m32二、工作原理二、工作原理11111mathdq22222mathdq湿空气湿空气湿空气湿空气33mltq热水热水冷水冷水44mltq12aaammmqqq能量守恒能量守恒132413240alalmmlmmqhqhqhqh1111avhhd h33421214l
12、amllmlqhhqhhddh3421llammmqqqdd质量守恒质量守恒2222avhhd h33 例：图示是逆流式冷却塔示意图，高温水自上而下未饱和湿空气自下而上在塔内与水进行热质交 换，各截面参数如下，若3343/)/101325Paallllmmmmmbqqqqqp；(。（）11223430 C,40%,38 C,98%,40 C25 Clltttt计算汽水比汽水比补充水补充水34解：1）因为稳流，所以 质量守恒 12aaammmqqqa能量守恒 132413240alalmmlmmqhqhqhqhc22221111vavahdhhhdhh其中33421214lamllmlqhhqh
13、hddh 3421llammmqqqddb352）据p=101325Pa，tl3=40C，tl4=25C，查表，hl3=167.5kJ/kg，hl4=104.655kJ/kg 据t1=30C，t2=38C，查表，ps1=4.241kPa ps2=6.624kPa，故pv1=1ps1=1.696kPa pv2=2ps2=6.492kPa 据vvpppd622.01112221.696kPa0.6220.6220.01059kg/kg(100 1.696)kPa6.492kPa0.6220.6220.04258kg/kg(1006.492)kPavvvvpdpppdpp干空气干空气361.0052501 1.86htdt1257.19kg/kg147.64kg/kghh干空气干空气334212140.722kg/kgalmllmlqhhqhhddh干空气水34332123.0%llallmmmmmqqqddqq
