湿空气含湿量的解析计算

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1、第17卷第2期佳木斯大学学报(自然科学版)Vol.17No.21999年6月JournalofJiamusiUniversity(NaturalScienceEdition)June.1999①湿空气含湿量的解析计算田德允翁志刚(佳木斯教育学院,佳木斯,154007)(佳木斯大学)摘要改变传统的湿空气的含湿量依靠查湿空气性质图、表的方法,而从理论上给出一种应用解析计算公式计算湿空气含湿量的新方法.关键词湿空气含湿量湿球温度分类号P420前言大气中的空气总含有一些水蒸汽,因其含量甚少且含量变化不大,往往不予特殊注意.但在某些场合,当空气中水蒸汽含量的多少有特殊作

2、用时,就不能以干空气来代替湿空气近似地进行分析计算.烘干、通风、空调过程中经常要知道湿空气的含湿量.而湿空气的含湿量通常需要查湿空气的相关图、表,由于查图的精确度一般都不高,在低温干燥及空调计算中往往由于查图的误差影响设计、计算结果.例如利用低温空气对乳粉、药品进行干燥时,由于影响干燥速度的主要参数d(=dw-da)值较小,因而空气饱合含温量dw和空气含湿量da存在较小误差,就可能导致计算结果的重大偏差.查表虽然精度可靠,但计算机进行计算时因查表中断使计算不能连续进行.在实际流程是多级并流、逆流和错流的情况下,空气或物料循环过程的分析、计算如能连续进行,将使效

3、率大大提高.本文通过理论解析给出了理论计算公式,用该公式计算就可获得同查表一样精度的结果.既可使计算机计算不必中断,又为工程技术应用提供了很大方便.1空气含湿量干燥过程中,单位面积的干燥速度可表示为:v=hadmUd而d=dw-da(1)式中ha-传质系数;dm-物料含湿量;U-湿度势系数;d-湿度势,表征干燥过程的传质推动力.饱和含湿量可用下式计算:[3]psdw=0.622(2)pb-ps式中ps为湿球温度tw下的饱和蒸汽压,pb是空气总压力.饱和水蒸汽压方程很多,而较简单的是Antoine方程:[1]Blnps=A-(3)Tw+C式中Antoine常数A

4、,B,C分别为:A=23.1964;B=3816.44;C=-46.13①收稿日期:1999—02—01作者简介:田德允,男,1945年10月出生,1970年毕业于吉林大学物理系,现任佳木斯教育学院副教授.150佳木斯大学学报(自然科学版)1999年5该式压力应用范围为1.3KPa～200KPa.若过程在常压(pb=10Pa)下进行,将式(3)代入式(2)得:0.622dw=(4)53816.4410exp-23.1964-1Tw-46.13对1kg干空气,由其能量平衡方程式得Cpda=dw-(Tg-Tw)(5)rw式中Cp为湿空气比热.当温度变化范围不大时,

5、Cp=1.01+1.88da.rw是湿球温度下的汽化潜热,对于水,可以依据Watson提出的经验公式进行计算.n[2]1-Trrw=rb1-Tbr式中标准沸点下的汽化潜热rb=2257.3KJökg,指数n=0.38.由上式可得:0.38Tc-Twrw=2257.3Tc-Tb式中Tc=647.3K,是水的临界温度;Tb=373.12K,是1atm下水的沸点温度.将Tc和Tb均代入上式得:0.38rw=267.38(647.3-Tw)(6)将式(4)、(6)代入式(5)得:-10.3853816.44da=166.31(647.3-Tw)10exp-23.196

6、4-1-1.01(Tg-Tw)Tw-46.13(7)0.38-1267.38(647.3-Tw)+1.88(Tg-Tw)如果测得了空气的干湿球温度,就可利用式(4)和式(7)计算空气的饱和含湿量和含湿量,进而又可计算传热过程的推动力湿度势d.2湿球温度在许多工程实际过程中湿球温度不易测定,而传热传质速度的计算又需要知道湿球温度或湿球温度下的饱和含湿量,因此,根据空气的含湿量和容易测定的干球温度来计算湿球温度和饱和含湿量就更具有实际意义.由式(5)得:1.01+1.88dadw=0.38(Tg-Tw)+da(8)267.38(647.3-Tw)由式(4)得381

7、6.44Tw=+46.13(9)0.6225ln+1×10+23.1964dw若已知Tg和da就可利用以上两式来确定Tw和dw.式(4)、(7)、(8)和(9)适用压力范围1.3-200(KPa),且空气温度较低的情况,因为当温度过高时,比热Cp也将随之发生变化.以上四式可以为低温干燥,例如食品、乳品、药品、洗衣粉等以及空调设备的计算提供令人满意的结果.3解析公式与图表对比下面通过解析公式计算和查阅图、表两种方法,对比它们的精度.已知湿空气的干球温度tg=90℃,湿球温度tw=55.41℃,利用公式计算,查表和查图三种方法得到第2期田德允等:湿空气含湿量的解析

8、计算151dw和da分别为:公式计算: