湿り空気のエクセルギー
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2019/01/13 10:49 UTC 版)
「エクセルギー」の記事における「湿り空気のエクセルギー」の解説
絶対湿度 x (kg/kgDA) の湿り空気は、乾き空気(水分を除いた空気) 1 kg の中に x kg の水蒸気を含んでいる。水蒸気(分子量 18.015)と乾き空気(分子量 28.966)のモル比は n 1 : n 2 = n 1 : ( 1 − n 1 ) = x 18.015 : 1 28.966 = 1.608 x : 1 {\displaystyle n_{1}:n_{2}=n_{1}:(1-n_{1})={\frac {x}{18.015}}:{\frac {1}{28.966}}=1.608x:1} であるので、絶対湿度 x の湿り空気 1kmol 中のそれぞれの kmol 数は n 1 = 1.608 x 1 + 1.608 x , n 2 = 1 1 + 1.608 x {\displaystyle n_{1}={\frac {1.608x}{1+1.608x}},\qquad \qquad n_{2}={\frac {1}{1+1.608x}}} となる。 一方、外界の絶対湿度を x0 とすると、その 1kmol中の水と乾き空気の kmol 数は n 10 = 1.608 x 0 1 + 1.608 x 0 , n 20 = 1 1 + 1.608 x 0 {\displaystyle n_{10}={\frac {1.608x_{0}}{1+1.608x_{0}}},\qquad \qquad n_{20}={\frac {1}{1+1.608x_{0}}}} これらを式 (8) に用いて、含まれる乾き空気の質量 28.966 n2 で割ると、温度 T0、圧力 p0 で乾き空気 1kg を含む湿り空気のエクセルギー(比エクセルギー) e は次式となる。 e = R a T 0 [ 1.608 x ln x x 0 + ( 1 + 1.608 x ) ln 1 + 1.608 x 0 1 + 1.608 x ] ( 9 ) {\displaystyle e=R_{a}T_{0}\left[1.608x\ln {\frac {x}{x_{0}}}+\left(1+1.608x\right)\ln {\frac {1+1.608x_{0}}{1+1.608x}}\right]\qquad \qquad (9)} ただし、Ra = 0.2870 kJ/(kg K) は，乾き空気 1 ㎏ のガス定数である。 任意の温度、圧力の湿り空気の比エクセルギーは、式(7)と(9)の和となる。
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