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《濕空氣熵及焓_的計(jì)算方法》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第13卷第2期山東建筑工程學(xué)院學(xué)報Vol.13No.21998年6月JOURNALOFSHANDONGINSTITUTEOFARCH.ANDENG.June1998濕空氣熵及焓火用的計(jì)算方法戎衛(wèi)國張洪寧(山東建筑工程學(xué)院城市建設(shè)系)摘要依據(jù)熵及焓火用的嚴(yán)格定義,推出了適合工程實(shí)際應(yīng)用的、簡單明了的濕空氣熵及焓火用的計(jì)算公式。為在空調(diào)及通風(fēng)工程中進(jìn)行火用分析和熱經(jīng)濟(jì)學(xué)分析提供了計(jì)算依據(jù)。關(guān)鍵詞濕空氣;熵;焓火用;分類號TK110引言在工程界的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析中,過去一直沿用基于熱力學(xué)第一定律的“能平衡”方法來論證方案的可用性,評價系統(tǒng)設(shè)計(jì)和
2、運(yùn)行的優(yōu)化及其經(jīng)濟(jì)性。能平衡只反映能量的守恒性,未考慮各種不同形式的能量在使用價值上的不等價性。因此,近十幾年內(nèi),為適應(yīng)合理與節(jié)約用能的需要,逐步轉(zhuǎn)向“火用平衡”,即改以熱力學(xué)第二定律為依據(jù),采用“可用能”——“火用”賦予能量價值的觀點(diǎn)?；鹩梅治龊拖到y(tǒng)工程的方法,又成為“熱經(jīng)濟(jì)學(xué)”的重要基礎(chǔ)。利用火用分析的方法,對空調(diào)及通風(fēng)工程方案進(jìn)行技術(shù)和熱經(jīng)濟(jì)分析,對方案的選擇和優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的意義。而進(jìn)行這樣的分析,首先要確定濕空氣的熵及焓火用的計(jì)算方法。本文則在文獻(xiàn)1、2的基礎(chǔ)上根據(jù)熵及焓火用的嚴(yán)格定義,做了進(jìn)一步的研究,給出適合工程實(shí)際使
3、用的、簡單明了的濕空氣熵及焓火用的計(jì)算方法。1濕空氣熵的計(jì)算在確定濕空氣熵時,應(yīng)取與濕空氣焓的計(jì)算相同的計(jì)算基準(zhǔn),即取含有1kg干空氣的濕空氣為計(jì)算基準(zhǔn),它是1kg干空氣的熵和01001dkg水蒸汽的熵的總和。在(T,p)下濕空氣的熵值為:s(T,p,d)masa(T,pa)+mvsv(T,pv)s(T,p,d)==mama=sa(T,pa)+0.001dsv(T,pv)kJ?(kgaK)(1)式中:sa與sv分別為干空氣與水蒸汽的比熵,kJ?(kgK);pa與pv則分別表示對應(yīng)于(T,p,d)下濕空氣中干空氣與水蒸汽的分壓力,Pa。
4、應(yīng)該指出的是:即使將濕空氣視為理想氣體,其熵也不同于其焓僅是溫度和含濕量的函數(shù),而是溫度、含濕量與壓力的函數(shù)。在確定濕空氣的熵時,不僅要規(guī)定計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)的溫度、含濕量,還要規(guī)定計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)的壓力。若取計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)的熵值為s(T0,p0,d0),則有s0(T0,p0,d0)=sa0(T0,pa0)+0.001d0sv0(T0,p0)(2)任意狀態(tài)下濕空氣的熵值應(yīng)等于從基準(zhǔn)點(diǎn)變化至任意狀態(tài)所引起的熵的變化量,因此有:s(T,p,d)=sa(T,pa)-sa0(T0,pa0)+0.001dsv(T,pv)-0.001d0sv0(T0,pv0)(3
5、)收稿日期:1998—01—0456山東建筑工程學(xué)院學(xué)報1998年若取d0=d-$d,經(jīng)過整理可得到:s(T,p,d)=[sa(T,pa)-sa0(T0,pa0)]+0.001d[sv(T,pa)-sv0(T0,pv0)]+0.001$dsv0(T0,p0)(4)由于基準(zhǔn)點(diǎn)狀態(tài)下水蒸汽的熵sv0等于零,因此可寫為:s(T,p,d)=[sa(T,pa)-sa0(T0,pa0)]+0.001d[sv(T,pa)-sv0(T0,pv0)](5)在所研究的溫度范圍內(nèi),將干空氣與水蒸汽視為理想氣體,并取計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)與濕空氣焓的計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)保持一致。
6、對干空氣,取0℃,濕空氣總壓力為1011325kPa時干空氣的熵為零,因此導(dǎo)出:Tpasa(T,pa)=cpaln()-Raln()kJ?(kgK)(6)T0pa0對于水蒸汽,為保持與濕空氣焓的計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)相同,取濕空氣總壓力為1011325kPa,0℃水的熵為零。因此導(dǎo)出:Tpvsv(T,pv)=9.16+cpvln()-Rvln()kJ?(kgK)(7)T0pv0式中:9116kJ?(kgK)為0℃時飽和蒸汽的熵值,也即由0℃的水變至0℃的飽和蒸汽所引起的熵的變化量。后兩項(xiàng)則為由0℃,pv0加熱至t℃,pv所引起的水蒸汽熵的變化量。
7、將式(6),(7)代回(5)式,并利用濕空氣含濕量的公式進(jìn)行代換,經(jīng)過整理后可得到濕空氣熵的表示式:Ts(T,p,d)=(cpa+0.001dcpv)ln()+0.00916d-T0-3p(622+d0)dRv×10[(622+d)ln-dln]kJ?(kgaK)(8)p0(622+d)d0若僅考慮計(jì)算狀態(tài)與基準(zhǔn)點(diǎn)狀態(tài)的壓力、溫度的平衡,而不考慮其含濕量的平衡,則熵的表達(dá)式可表示為:Ts(T,p,d)=(cpa+0.001dcpv)ln()+0.00916d-T0-3pRv×10(622+d)ln()kJ?(kgaK)(9)p0111
8、濕空氣的物理火用濕空氣的物理火用等于濕空氣在保持含濕量不變的情況下,經(jīng)可逆過程變化到與環(huán)境達(dá)到熱和機(jī)械平衡所能提供的最大有用功,根據(jù)文獻(xiàn)2提供的物理火用的計(jì)算式,并取環(huán)境溫度和壓力即為濕空氣焓和熵的計(jì)算基準(zhǔn)點(diǎn)溫度(t0=
