1、研究对象研究对象 无化学反应的理想气体混合物无化学反应的理想气体混合物例：例：锅炉烟气锅炉烟气 CO2,CO,H2O,N2 燃气轮机中的燃气燃气轮机中的燃气空调工程中的湿空气空调工程中的湿空气水蒸气含量低，稀薄，当作理想气体水蒸气含量低，稀薄，当作理想气体水蒸气含量可变化，单独研究水蒸气含量可变化，单独研究本章主要内容本章主要内容 1、成分描写成分描写2、分压定律和分容积定律分压定律和分容积定律3、混合物参数计算混合物参数计算4、湿空气湿空气基本要求 理解混合气体性质，掌握混合气体分压力、分容积的概念及相关状态参数的计算；了解并掌握绝对湿度、相对湿度、含湿量等基本概念，并掌握其基本计算；理解湿
2、空气的比焓的概念与能量基准，掌握湿空气状态参数的测定，湿空气的干球温度和湿球温度；理解露点温度、绝热饱和温度等概念；掌握湿空气的焓湿图，对湿空气的各种热力过程能正确计算。9-1 9-1 混合气体的成分混合气体的成分 第第 i 种组元气体的种组元气体的质量成分质量成分：设混合气体由设混合气体由1,2,3,i,k种气体组成种气体组成1231kikiimmmmmmmiimm1iiimmmm各组元质量各组元质量成分之和为成分之和为1Mass Fraction摩尔成分摩尔成分 mole fraction设混合气体由设混合气体由1,2,3,i,k种气体组成种气体组成123iki1kinnnnnnn摩尔数摩
3、尔数第第 i 种组元气体的种组元气体的摩尔成分：摩尔成分：iinxniii1nnxnn各组元摩尔各组元摩尔成分之和为成分之和为1平均摩尔质量平均摩尔质量M和折合气体常数和折合气体常数Rg设混合气体的平均摩尔质量为设混合气体的平均摩尔质量为M，摩尔，摩尔数为数为n，则混合气体质量，则混合气体质量 mnMiiiiimn MmMx MnnnMgRRM折合气体常数折合气体常数平均摩尔质量为平均摩尔质量为MGas constant of gas mixture与与xi的换算的换算已知已知 xiiiiiiiiiiiimn Mx Mx MmnMMx MiiiiiiiiiiiiiiimmnMMMxmmnMMM
4、9 9-2 分压定律和分容积定律分压定律和分容积定律Daltons law of additive pressures:The pressure of a gas mixture is equal to the sum of the pressures each gas would exert if it existed alone at the mixture temperature and volume p T Vp T Vp T Vp T V分压力分压力pipartial pressure分压定律分压定律p T Vp T Vp T Vp T V分压力分压力piMpVnR TiiMpVn
5、R Tiiipnxpniipx piipx pp压力是分子对管壁的作用力压力是分子对管壁的作用力 分压定律的物理意义分压定律的物理意义 混合气体对管壁的作用力是组元气体混合气体对管壁的作用力是组元气体单独存在时的作用力之和单独存在时的作用力之和iipx pp理想气体理想气体模型模型1.分子之间没有作用力分子之间没有作用力 2.分子本身不占容积分子本身不占容积 分压力状态是第分压力状态是第i 种组元气体种组元气体的实际存在状态的实际存在状态质量成分与混合物气体常数质量成分与混合物气体常数iigipVm R TgpVmR TiigipVm R TpVigiigigm RRRmkJ/kg.KkJ/k
6、g.KAmagats law of additive volumes:The volume of a gas mixture is equal to the sum of the volumes each gas would occupy if it existed alone at the mixture temp.and pressure p T Vp T Vp T Vp T V分容积分容积Vipartial volume分容积定律分容积定律p T Vp T Vp T Vp T V分容积分容积ViMpVnR TiiMpVn R TiiiiVnxVn容积成分容积成分摩尔成分摩尔成分iiVxV
7、ViiVxVvolume fraction为什么引入分容积定律为什么引入分容积定律混合气体的测量混合气体的测量成分分析仪成分分析仪 i得到得到 分压力状态是第分压力状态是第i 种组元气体种组元气体的实际存在状态的实际存在状态ix9 9-3 混合气体的参数计算混合气体的参数计算iii11(,)(,)kkiiYY T VY T p质量，摩尔数，压力，容积，热力学能，质量，摩尔数，压力，容积，热力学能，焓，定压比热容，定容比热容，熵，焓，定压比热容，定容比热容，熵，Ex总参数总参数加和性加和性总参数是各组元在分压力状态下的总参数是各组元在分压力状态下的分参数之和分参数之和（除总容积）（除总容积）混合
8、物总参数的计算混合物总参数的计算质量守恒质量守恒iii(,)mm T pm摩尔数守恒摩尔数守恒 i(,)pp T V分压定律分压定律iii(,)nn T pniii(,)()UU T pU Tiii(,)()HH T pH Tii(,)SS T pii(,)ExEx T p混合物比参数的计算混合物比参数的计算加权性加权性ii()Uuu TmkJ/kgiiiii(,)()()UU T pU Tmu Tmimi()UxUTkJ/kmol注意：注意：各组成气体各组成气体i()uf T混合气体混合气体i(,)uf T热力热力学能学能混合物比参数的计算混合物比参数的计算ii()hh TkJ/kgmimi
9、()Hx HTkJ/kmol注意：注意：各组成气体各组成气体i()hf T混合气体混合气体i(,)hf T焓焓混合物比参数的计算混合物比参数的计算pip,i()ccTkJ/kg.Kp,mip,mi()CxCTkJ/kmol.K定压比热容定压比热容viv,i()ccTkJ/kg.Kv,miv,mi()CxCTkJ/kmol.K定容比热容定容比热容混合物比参数的计算混合物比参数的计算i ii(,)ss T pkJ/kg.Kmimii(,)Sx ST pkJ/kmol.K熵熵iii(,)exex T pkJ/kg.Kmimii(,)Exx ExT pkJ/kmol.Kex混合物容积的计算混合物容积的
10、计算i(,)VV T p分容积定律分容积定律总容积总容积比容比容ii(,)vv T pmim,i(,)VxVT pm3/kgm3/kmol9-4 9-4 同同T同同p下理想气体绝热混合熵增下理想气体绝热混合熵增 典型的不可逆过程典型的不可逆过程ABAB1xxp T xA p T xB p T 1molA+BmixA+BAB()UUUUABAB()()()()0UTUTUTUTmix0HmixAB()0VVVV9-4 9-4 同同T同同p下理想气体绝热混合熵增下理想气体绝热混合熵增ABp T xB p T xA p T 1molA+BmixA+BAB(,)(,)(,)SSp TSp TSp TA
11、mAABmBBAmABmBABAMBMMAABB(,)(,)(,)(,)lnln(lnln)0 x Sp Tx Sp Tx Sp Tx Sp TppxRxRppRxxxx 多组元多组元mixMln0iiSRxx 同同T同同p下理想气体绝热混合熵增的说明下理想气体绝热混合熵增的说明1、混合熵增仅与混合熵增仅与xi有关，与气体种类无关有关，与气体种类无关mixMlniiSRxx 0.2kmol O2与与 0.8kmol N2，同同T同同p下混合成下混合成1kmol1kmol0.2kmol H2与与 0.8kmol O2，同同T同同p下混合成下混合成1kmol1kmol混合混合 熵增熵增2、似乎同种
12、气体似乎同种气体同同T同同p下下混合熵增也等于上式混合熵增也等于上式但根据熵的广延性，同种气体但根据熵的广延性，同种气体同同T同同p下下混混合熵增等于合熵增等于0吉布斯佯谬吉布斯佯谬无分压力概念无分压力概念同同T同同p下理想气体绝热混合下理想气体绝热混合ExEx损失损失ABAB1xxp T xA p T xB p T 1molA+B混合前混合前m,1Am,ABm,B(,)(,)Exx Exp Tx Exp T混合后混合后m,2Am,AABm,BB(,)(,)Exx Exp Tx Exp T混合前后混合前后Ex损失损失mm,1m,2Am,Am,AABm,Bm,BB(,)(,)(,)(,)ExEx
13、ExxExp TExp TxExp TExp T同同T同同p下理想气体绝热混合焓下理想气体绝热混合焓Ex损失损失mm,1m,2Am,Am,AABm,Bm,BB(,)(,)(,)(,)ExExExxExp TExp TxExp TExp TAmAmA0mAmAABmBmB0mBmBB()()(,)(,)()()(,)(,)xHTHTT Sp TSp TxHTHTT Sp TSp TABA0MB0M(ln)(ln)ppxT RxT Rpp0MAABB(lnln)T Rxxxx mixM(lnln)AABBSRxxxx 0mixTS举例举例O2N2绝热刚性容器中，绝热刚性容器中，p1,O2=0.5M
14、Pa,nO2=0.6kmol的氧气与的氧气与p1,N2=0.8MPa,nN2=0.4kmol氮气实现等温混合，试求氮气实现等温混合，试求混合气体的压力和混合熵增。混合气体的压力和混合熵增。解：解：22ON0.60.41kmolnnn22OO0.6nxn2N0.4x举例解答举例解答O2N22O0.6x2N0.4x2221,O1,OOMpVn R T2221,N1,NNMpVnR T221,O1,M()Np VVR T0.588MPap 22222,O2,NONppxpxp举例解答举例解答混合熵增混合熵增2222222222222,O2,O1,O1,ONO1,O1,lnlnlnln0.6 0.58
15、80.4 0.5888314 0.6ln0.4ln0.50.85.81kJ/KNmixMNMNMNNppSnRnRppxpxpRnnpp 举例举例若两种气体皆为氧气，混合气体的压若两种气体皆为氧气，混合气体的压力和混合熵增又为多少。力和混合熵增又为多少。0.588MPap 2O221,O2O1,Olnln0.5880.5888314 0.6ln0.4ln0.50.80.215kJ/KmixMMppSnRnRpp 熵熵是状态参数，具有可加性是状态参数，具有可加性 不同参数的混合熵不同参数的混合熵22111lnlnkiimixipigiiiiTpSmcRTp22,111lnlnkiim mixip
16、m iMiiiTpSnCRTp湿空气湿空气（干空气干空气水蒸气水蒸气）空调、通风、烘干、空调、通风、烘干、冷却塔冷却塔、储存、储存9-5 9-5 湿空气湿空气的性质的性质 湿空气与一般理想混合气体的湿空气与一般理想混合气体的最大最大区别区别是水蒸气的成分可能变化。是水蒸气的成分可能变化。分压低分压低理想混合气体理想混合气体vapppDry airAtmospheric air饱和蒸汽饱和蒸汽 1、未饱和湿空气未饱和湿空气未饱和湿空气未饱和湿空气和和饱和湿空气饱和湿空气过热蒸汽过热蒸汽水蒸气水蒸气干空气干空气过热过热水蒸气水蒸气pv ps(T)Tspvps加入水蒸气加入水蒸气，pvInsaturated air精品课件！精品课件！2、饱和湿空气饱和湿空气未饱和湿空气未饱和湿空气和和饱和湿空气饱和湿空气干空气干空气饱和饱和水蒸气水蒸气pv ps(T)Tsps温度一定，不能温度一定，不能再加入水蒸气再加入水蒸气Saturated air
