571 水蒸气热物性方程
湿空气是膜蒸馏浓缩吸湿溶液型热敏物料低能耗干燥装置中的基本工作介质,湿空气由干空气和水蒸气组成,编制装置单元部件设计或性能模拟软件时,需要水蒸气的热物性方程。
此处给出0~100℃范围内饱和水蒸气的六个常用热物性的方程:蒸气压、密度、比热、热导率、动力黏度、运动黏度。
饱和蒸气压
由“冷热平台”第569篇,0~100℃范围内水蒸气饱和蒸气压方程为:
ln(pws)= 23.5218-4014.77/(T-38.4674)
式中,pws为水蒸气饱和蒸气压,Pa;T为水蒸气温度,K。
计算示例
60℃时T=333.15K。
ln(pws)=23.5218-4014.77/(333.15-38.4674)=9.8978
pws =19887Pa
密度
低压下水蒸气近似为理想气体,密度方程为:
rouw=0.002165pw/T
式中,rouw为水蒸气密度,kg/m3;pw为水蒸气压力,Pa;T为水蒸气温度,K。
计算示例
60℃时T=333.15K。
rouw=0.002165*19887/333.15
=0.1292kg/m3
比热
低压下水蒸气近似为理想气体,定压比热主要与温度有关。
cpw=0.014T2-7.088T+2776
式中,cpw为水蒸气比热,J/(kg.℃);T为水蒸气温度,K。
计算示例
60℃时T=333.15K。
cpw=0.014*333.152-7.088*333.15+2776
=1968J/(kg.℃)
热导率
气体压力在100~1000000Pa范围内时,热导率主要与温度有关(压力低于100Pa时热导率近似与压力成正比)。
rew=10-3(2.9*10-4T2-0.1071T+24.69)
式中,rew为水蒸气热导率,W/(m.℃);T为水蒸气温度,K。
计算示例
60℃时T=333.15K。
rew=10-3(2.9*10-4*333.152-0.1071*333.15+24.69)
=0.0212W/(m.℃)
动力黏度
当温度和压力不太高时,气体动力黏度主要与温度有关。
unw=10-6(5.0*10-5T2-1.8151*10-3T+5.99)
式中,unw为水蒸气动力黏度,Pa.s;T为水蒸气温度,K。
计算示例
60℃时T=333.15K。
unw=10-6(5.0*10-5*333.152-1.8151*10-3*333.15+5.99)
=10.93*10-6Pa.s
运动黏度
已知气体密度和动力黏度后,运动黏度可用下式计算:
vnw=unw / rouw
式中,vnw为水蒸气运动黏度,m2/s;unw为水蒸气动力黏度,Pa.s;rouw为水蒸气密度,kg/m3;T为水蒸气温度,K。
计算示例
60℃时T=333.15K。
vnw=10.93*10-6/ 0.1292
=84.63*10-6m2/s