《化工原理》赵秀琴 主编 王要令 副主编 化学工业出版社 2016/3/1

内容简介：

本书适应教学改革，满足少学时教学需要，以培养“应用型”、“技术型”人才为目标。全书共七章，包括：流体流动、流体输送机械、沉降与过滤、传热、吸收、蒸馏、干燥。各章末附有习题，题型丰富，难易适中，并有相关答案供参考。
本教材可作为高等院校化学、化工、生物、制药、食品、环境、材料、石油、医药卫生等相关专业教学用书，还可以作为科技工作者、教师的参考书。

目录：

第二节  湿空气的性质和湿度图
一、湿空气的性质
湿空气是绝干空气和水汽的混合物，如大气。在对流干燥过程中，湿空气预热后与湿物料发生热量和质量交换，湿空气的水汽含量、温度及焓都会发生变化，而其中绝干空气的质量流量是不会变的。在讨论干燥器的物料与热量衡算之前，应首先了解表示湿空气性质或状态的参数及它们相互之间的关系。
因干燥过程中操作压力较低，故可将湿空气按理想气体处理。
湿空气的性质主要有：
（一）湿空气中的水蒸气分压 
湿空气中水蒸气在与湿空气相同的温度下，单独占据的体积所产生的压力，称为湿空气中水蒸气的分压，用 表示。它与湿空气的总压力 及绝干空气分压 间的关系为
                                                               (7-1)
式中    ——湿空气的总压强，kPa；
       ——湿空气中绝干空气的分压，kPa；
      ——湿空气中水蒸气的分压，kPa。
当总压一定时，水汽分压 越大，则湿空气的含量就越高。当水蒸气分压等于该空气温度下的饱和蒸气压 时，表明湿空气被水汽饱和而达大值，湿空气也不再具有吸收水蒸气的能力。
（二）湿度 
湿度(humidity)是表示湿空气中水汽含量的参数，又称湿含量或湿度，是指湿空气中水汽质量与绝干空气的质量之比。即
            (7-2)
式中   ——湿空气中绝干空气、水蒸气的摩尔数，mol；
       ——绝干空气和水蒸气的摩尔质量，g/mol。
根据理想气体状态方程及道尔顿分压定律，式(7-2)可表示如下
                             (7-3) 
由上式可知，空气的湿度 与湿空气的总压 及其中的水汽分压 有关。当总压 一定时，湿度 仅与水汽分压 有关。
当水汽分压 等于该空气温度下水的饱和蒸气压 ，即 时，湿空气达饱和状态而不再具有吸收水蒸气的能力。此时，空气的湿度称为饱和湿度，即
                          (7-4)
式中   ——湿空气的饱和湿度，kg水蒸气/kg干空气； 
       ——湿空气温度 下水的饱和蒸气压，kPa。
上式表明，当总压力 一定时，湿空气的饱和湿度 只取决于温度 。
（三）相对湿度 
在一定的总压 下，湿空气中水蒸汽分压 与同温度下湿空气中水蒸汽饱和蒸气压 之比为相对湿度  (relative humidity)，即
                              (7-5)
由上式可知，当 时， ，表明该空气为绝干空气；当 时， ，表明空气已达到饱和状态；当 时， ，为未饱和湿空气。 值愈小，表明该空气偏离饱和程度愈远，吸收水蒸汽能力愈强。由此可见，湿度 只能表示湿空气中水汽含量的值，而相对湿度 则表示湿空气中水汽含量的相对值，反映了湿空气干燥能力的大小。
由(7-5)式可知， ，代入(7-4)式得
                                           (7-6)
由上式可知，总压 一定时，空气的湿度 随着空气的相对湿度 及温度 而变。
（四）湿空气的比体积 
      简称湿比体积(humid volume)，其定义为
    m3 湿空气/ kg绝干空气    (7-7)
在标准状况（101.325kPa，273.15K）下，据气体的标准摩尔体积为22.41m3/kmol，可得，总压力为 /kPa、温度为 /K、湿度是 的湿空气的比体积为
       (7-8)                  
把 ＝28.95kg/kmol， ＝18.02 kg/kmol代入上式，即得湿空气的比体积计算式
                    (7-9)
(五)湿空气的比热容  
简称湿比热容（humid heat），是指1kg绝干空气和 kg水汽温度升高或降低1K所吸收或放出的热量，单位为kJ/(kg干空气·K)。即
                                                            (7-10)
式中   ——绝干空气的平均等压比热容，kJ/(kg干空气·K)；
        ——水蒸汽的平均等压比热容，kJ/(kg水蒸汽·K)。
温度在273～393K范围内，绝干空气及水汽的平均定压比热容分别为 ＝1.01 kJ/(kg绝干空气·K)、 ＝1.88 kJ/(kg水蒸汽·K)。代入上式得湿空气的比热容计算式
                                                         (7-11)
即湿空气的比热容只随空气的湿度 而变化。
（六）湿空气的焓 
是指1kg绝干空气和所带有的 kg水汽的焓之和，单位为kJ/kg绝干空气。即
                                                          (7-12)
式中   ——绝干空气的焓，kJ/kg绝干空气；
      ——水蒸汽的焓，kJ/kg水蒸汽。
取0℃的绝干空气的焓及0℃液态水的焓为基准，则绝干空气的焓就是其显热，而水汽的焓为由0℃的水经汽化为0℃的水汽所需的潜热及水汽在0℃以上的显热之和。故对温度为 、湿度为 的湿空气，焓 的计算式为
         (7-13)
式中   ——0℃时水的比汽化热， ＝2492kJ/kg水；
       ——水汽的等压比热容， ＝1.88 kJ/（kg水汽·℃）。
即湿空气的焓随空气的温度 ，湿度 而变化。
【例5-1】 某常压空气的温度为30℃、湿度为0.0256kg/kg绝干空气，试求：
（1）相对湿度、水汽分压、比体积、比热容及焓；
（2）若将上述空气在常压下加热到50℃，再求上述各性质参数。
解：（1）30℃时的性质
相对湿度：由手册查得30℃时水的饱和蒸汽压 ＝4.247kPa。由式(7-6)求相对湿度，将数据代入，即
 
解得  
水汽分压： kPa
比体积 ：由式(7-9)求比体积，即 =0.8944 m3湿空气/kg绝干空气
比热容：由式(7-11)求比热容，即                                  
   kJ/(kg绝干气·℃)
焓：由式(7-13)求湿空气的焓，即
  kJ/kg绝干气
（2）50℃时的性质参数
相对湿度：查出50℃时水蒸汽的饱和蒸汽压为12.34kPa。当空气被加热时，湿度并没有变化，若总压恒定，则水汽的分压也将不变，故
 
水汽分压：因空气湿度没变，故水汽分压仍为4.005kPa。
比体积：因常压下湿空气可视为理想气体，故50℃时的比体积为
  m3湿空气/kg绝干空气
比热容：　由于比热容只是湿度的函数，因此，湿空气被加热后，其比热容不变，为1.058kJ/ (kg绝干气·℃)。
焓： kJ/kg绝干空气
由上计算可看出，湿空气被加热后虽然湿度没有变化，但相对湿度降低了，所以在干燥操作中，总是先将空气加热后再送入干燥器内，目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。