热力学第九章第一部分精.ppt

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1、热力学第九章第一部分第1页，本讲稿共34页研究对象研究对象 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，单独研究第2页，本讲稿共34页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、湿空气湿空气第3页，本讲稿共34页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

2、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各组元质量成各组元质量成分之和为分之和为1Mass Fraction第4页，本讲稿共34页摩尔成分摩尔成分 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摩尔数摩尔数第第 i 种组元气体的种组元气体的摩尔成分：摩尔成分：各组元摩尔成各组元摩尔成分之和为分之和为1第5页，本讲稿共34页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R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，摩尔数为，摩尔数为n，则混合气体质量，则混合气体质量 折合气体常数折合

3、气体常数平均摩尔质量为平均摩尔质量为MGas constant of gas mixture第6页，本讲稿共34页与与xi的换算的换算已知已知 xi第7页，本讲稿共34页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

4、 T Vp T V分压力分压力pipartial pressure第8页，本讲稿共34页分压定律分压定律p T Vp T Vp T Vp T V分压力分压力pi第9页，本讲稿共34页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单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独存在时的作用力之和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 种组元气体的种组元气体的实际存在状态实际存在状态第10页，本讲稿共34页质量成分与混合

5、物气体常数质量成分与混合物气体常数kJ/kg.K第11页，本讲稿共34页Amagats 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第12页，本讲稿共34页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Vi容积

6、成分容积成分摩尔成分摩尔成分volume fraction第13页，本讲稿共34页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 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第14页，本讲稿共34页9-3 混合气体的参数计算混合气体的参数计算质量，摩尔数，压力，容积，内能，焓，定压质量，摩尔数，压力，容积，内能，焓，定压比热容，定容比热容，熵，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）第15页，

7、本讲稿共34页混合物总参数的计算混合物总参数的计算质量守恒质量守恒摩尔数守恒摩尔数守恒 分压定律分压定律第16页，本讲稿共34页混合物比参数的计算混合物比参数的计算加权性加权性kJ/kgkJ/kmol注意：注意：各组成气体各组成气体混合气体混合气体内能内能第17页，本讲稿共34页混合物比参数的计算混合物比参数的计算kJ/kgkJ/kmol注意：注意：各组成气体各组成气体混合气体混合气体焓焓第18页，本讲稿共34页混合物比参数的计算混合物比参数的计算kJ/kg.KkJ/kmol.K定压比热容定压比热容kJ/kg.KkJ/kmol.K定容比热容定容比热容第19页，本讲稿共34页混合物比参数的计算混

8、合物比参数的计算kJ/kg.KkJ/kmol.K熵熵kJ/kg.KkJ/kmol.Kex第20页，本讲稿共34页混合物容积的计算混合物容积的计算分容积定律分容积定律总容积总容积比容比容m3/kgm3/kmol第21页，本讲稿共34页9-4 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ABp T xA p T xB p T 1molA+B第22页，本讲稿共34页9-4 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+B多组元多组元第23页，本讲稿共34页同同T同同p下理想气体

9、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下下混合熵混合熵增等于增等于0吉布斯佯谬吉布斯佯谬无分压力概念无分压力概念第24页，本讲稿共34页同同T同同p下理想气体绝热混合

10、下理想气体绝热混合ExEx损失损失ABp T xA p T xB p T 1molA+B混合前混合前混合后混合后混合前后混合前后Ex损失损失第25页，本讲稿共34页同同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损失损失第26页，本讲稿共34页举例举例O2N2绝热刚性容器中，绝热刚性容器中，p1,O2=0.5MPa,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，试求混合气氮气实现等温混合，试求混合气体的压力和混合熵增。体的压力和混合熵增。解：解：第27页，本讲稿共34页举例解答举例解答O2N2第28页，本讲稿共34页举例解答举例

11、解答混合熵增混合熵增第29页，本讲稿共34页举例举例若两种气体皆为氧气，混合气体的压力和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。混合熵增又为多少。第30页，本讲稿共34页熵熵是状态参数，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第31页，本讲稿共34页湿空气湿空气（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区最大区别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Dry airAtmospheric air第32页，本讲稿共34页饱和蒸汽饱和蒸汽 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第33页，本讲稿共34页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第34页，本讲稿共34页