热力学第九章第一部分.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第九章 理想混合气体和湿空气,Ideal-Gas Mixtures and Wet Air,研究对象,无化学反应的理想气体混合物,例：,锅炉烟气,CO,2,CO,H,2,O,N,2,燃气轮机中的燃气,空调工程中的湿空气,水蒸气含量低，稀薄，当作理想气体,水蒸气含量可变化，单独研究,本章主要内容,1,、,成分描写,2,、,分压定律和分容积定律,3,、,混合物参数计算,4,、,湿空气,9-1,混合气体的成分,第,i,种组元气体的,质量成分,：,设混合气体由,1,2,3,i,k,种气体组成,各组元质量成分之和为,1,Mass Fraction,摩尔成分,mole fraction,设混合气体由,1,2,3,i,k,种气体组成,摩尔数,第,i,种组元气体的,摩尔成分：,各组元摩尔成分之和为,1,平均摩尔质量,M,和折合气体常数,R,设混合气体的平均摩尔质量为,M,，,摩尔数为,n,，,则混合气体质量,折合气体常数,平均摩尔质量为,M,Gas constant of gas mixture,与,x,i,的换算,已知,x,i,9-2,分压定律和分容积定律,Daltons law of,additive,pressure,s:,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 V,p T V,p T V,p T V,分压力,p,i,partial pressure,分压定律,p T V,p T V,p T V,p T V,分压力,p,i,压力是分子对管壁的作用力,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单独存在时的作用力之和,理想气体,模型,1.,分子之间没有作用力,2.,分子本身不占容积,分压力状态是第,i,种组元气体的实际存在状态,质量成分与混合物气体常数,kJ/kg.K,Amagat,s 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 V,p T V,p T V,p T V,分,容积,V,i,partial volume,分容积定律,p T V,p T V,p T V,p T V,分,容积,V,i,容积成分,摩尔成分,volume fraction,为什么引入分容积定律,混合气体的测量,成分分析仪,得到,分压力状态是第,i,种组元气体的实际存在状态,9-3,混合气体的参数计算,质量，摩尔数，压力，容积，内能，焓，定压比热容，定容比热容，熵，,Ex,总参数,加和性,总参数是各组元在分压力状态下的分参数之和,（除总容积）,混合物总参数的计算,质量守恒,摩尔数守恒,分压定律,混合物比参数的计算,加权性,kJ/kg,kJ/,kmol,注意：,各组成气体,混合气体,内能,混合物比参数的计算,kJ/kg,kJ/,kmol,注意：,各组成气体,混合气体,焓,混合物比参数的计算,kJ/kg.K,kJ/,kmol,.K,定压比热容,kJ/kg.K,kJ/,kmol,.K,定容比热容,混合物比参数的计算,kJ/kg.K,kJ/,kmol,.K,熵,kJ/kg.K,kJ/,kmol,.K,ex,混合物容积的计算,分容积定律,总容积,比容,m,3,/kg,m,3,/kmol,9-4,同,T,同,p,下理想气体绝热混合熵增,典型的不可逆过程,A,B,p,T,x,A,p,T,x,B,p,T,1,mol,A+B,9-4,同,T,同,p,下理想气体绝热混合熵增,A,B,p,T,x,B,p,T,x,A,p,T,1,mol,A+B,多,组元,同,T,同,p,下理想气体绝热混合熵增的说明,1,、,混合熵增仅与,x,i,有关，与气体种类无关,0.2,kmol,O,2,与,0.8,kmol,N,2,，,同,T,同,p,下,混合成,1,kmol,0.2,kmol,H,2,与,0.8,kmol,O,2,，,同,T,同,p,下,混合成,1,kmol,混合 熵增,2,、,似乎同种气体,同,T,同,p,下,混合熵增也等于上式,但根据熵的广延性，同种气体,同,T,同,p,下,混合熵增等于,0,吉布斯佯谬,无分压力概念,同,T,同,p,下理想气体绝热混合,Ex,损失,A,B,p,T,x,A,p,T,x,B,p,T,1,mol,A+B,混合前,混合后,混合前后,Ex,损失,同,T,同,p,下理想气体绝热混合焓,Ex,损失,举例,O,2,N,2,绝热刚性容器中，,p,1,O2,=0.5MPa,n,O2,=0.6kmol,的氧气与,p,1,N,2,=0.8MPa,n,N2,=0.4kmol,氮气实现等温混合，试求混合气体的压力和混合熵增。,解：,举例解答,O,2,N,2,举例解答,混合熵增,举例,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。,熵,是状态参数，具有可加性,不同参数的混合熵,湿空气,（,干空气,水蒸气,）,空调、通风、烘干、,冷却塔,、储存,9-5,湿空气,的性质,湿空气与一般理想混合气体的,最大区别,是水蒸气的成分可能变化。,分压低,理想混合气体,Dry air,Atmospheric air,饱和蒸汽,1,、,未饱和湿空气,未饱和湿空气,和,饱和湿空气,过热蒸汽,水蒸气,干空气,过热,水蒸气,p,v,p,s,(T),T,s,p,v,p,s,加入水蒸气,，,p,v,Insaturated,air,2,、,饱和湿空气,未饱和湿空气,和,饱和湿空气,干空气,饱和,水蒸气,p,v,p,s,(T),T,s,p,s,温度一定，不能再加入水蒸气,Saturated air,