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第五章水蒸气与湿空气

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《热工基础(张学学 高教》课后答案 第五章-第七章

《热工基础(张学学 高教》课后答案 第五章-第七章

⑴ p 20 MPa， t 300℃； ⑵ p 9 MPa， v 0.017 m3/kg； ⑶ p 4.5MPa， t 450℃； ⑷ p 1 MPa， x 0.90 。
解：
题号
1
pMPa
20
t0C
300
2
3
9
4.5
303.31
450
4 1 179.88
x
0.8138
0.9
v h(KJ / kg)
125kg
湿空气的流量为
mwet ma 1 d 1251 0.002 125 .25kg
所消耗的热量为：
Q ma h2 h1 125 (56 15) 5125 kJ
5-12 为了保证精密仪表的精度及电绝缘的质量，要求保管及使用场所的大气不能太潮湿。
答：由 d 0.662 P1 1 ，在相同相对湿度的情况下，温度高，Ps 大，所以，温度 Ps
高含湿量大。 11. 早晨有雾，为什么往往是好天气？
答：早晨有雾，说明湿空气中含有许多小水滴，湿空气为饱和湿空气，当温度逐 渐上升后，小水滴逐渐汽化，所以往往是好天气。
习题
5-1 试利用水蒸气表确定下列各点的状态,并确定各状态的焓、熵或干度及比体积。
当饱和压力为 P 0.4MPa 时 h' 604.87KJ / kg ， h'' 2738.49KJ / kg
v1 ' 0.0010835m3 / kg ， v2 ' 0.46246m3 / kg
所以：
v1 xv' '(1 x)v' 0.01954416 m3 / kg h1 xh' '(1 x)h' 690.215kJ / kg u1 h1 p1v1 682 .4kJ / kg
工程热力学与传热学习题(英文版)：第五章 水蒸气与湿空气

工程热力学与传热学习题(英文版)：第五章 水蒸气与湿空气

第五章 水蒸气和湿空气水蒸气 英文习题1. Volume and energy change during evaporationA mass of 200 g of saturated liquid water is completely vaporized at constant pressure of 100 kPa. Determine (a) the volume change and (b) the amount of energy added to the water.2.Pressureand volume of a mixtureA rigid tank contains 10 kg of water at 90℃. If 8 kg of the water is in the liquid form and rest is in thevapor form. Determine (a) the pressure in the tank and (b) the volume of the tank.3. Properties of saturated liquid-vapor mixtureAn 80-L vessel contains 4 kg of refrigerant-134a at a pressure of 160 kPa. Determine (a) the temperature of the refrigerant, (b) the quality, (c) the enthalpy of the refrigerant, and (d) the volume occupied by the vapor phase.4.Charging of a rigid tankby steamA rigid insulated tank that is initially evacuated is connected through a valve to a supply line that carries steam at 1 MPa and 300℃. Now the valve is opened, and steam is allowed to flow slowly into the tank until the pressure reaches 1 MPa, at which point the valve is closed.Determine the final temperatureFIGURE 5-1FIGURE 5-2FIGURE 5-3FIGURE 5-4of the steam in the tank.湿空气 英文习题1. The amount of water vapor in room air100 kPa A 5-m ×5-m×3-m room shown in Fig.5-1 contains air at 25℃ and at a relative humidity of 75 percent. Determine (a) the partial pressure of dry air, (b) the specific humidity, (c) the enthalpy per unit mass of the dry air,and (d) the masses of the dry air and water vapor in the room.2. Fogging of the windows in a houseIn cold weather, condensation frequently occurs on the inner surfaces of the windows due to the lower air temperatures near the window surface. Consider a house, shown in Fig.5-6, that contains air at 20℃ and 75 percent relative humidity. At what window temperature will themoisture in the air start condensing on the inner surfaces of thewindows?3. The specific and relative humidity of airThe dry and the wet-bulb temperatures of atmospheric air at 1 atm (101.325 kPa) pressure are measured with a sing psychrometer and determined to be 25℃ and 15℃, respectively. Determine (a0 the specific humidity, (b0 the relative humidity, and © the enthalpy of the air.4. Heating and humidification of airAn air-conditioning system is to take in outdoor air at 10℃ and 30 percent relative humidity at a steady rate of 45 m 3/min and to condition it to 25℃ and 60 percent relative humidity. The outdoor air is first then heated to 22℃ in the heating section and humidified by the injection of hot steam in the humidifying section. Assuming the entire process takes place at a pressure of 100 kPa, determine (a) the rate of heat supply in the heating section and (b) the mass flow rate of the steamrequired in the humidifying section.5. Cooling and dehumidification of airAir enters a window air conditioner at 1 atm, 30℃, and 80 percent relative humidity at rate of 10 m 2/min, and it leaves as saturated air at 14℃. Part of the moisture in the air that condenses during the process is also removed at 14℃. Determine the rates of heat and moisture removal from the air.工程热力学与传热学第五章 水蒸气与湿空气 习题FIGURE 5-5FIGURE 5-6FIGURE 5-7习题1.热水泵必须安装在热水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安装在热水容器的上面，为什么？2.锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足q=w的关系？为什么？3.有无0℃或低于0℃的蒸汽存在？有无高于400℃的水存在，为什么？4.25MPa的水，是否也象1MPa的水那样经历汽化过程？为什么？5.dh=c p dT适用于任何工质的定压过程，水蒸气定压汽化过程中dT=0，由此得出结论，水定压汽化时dh=c p dT=0，此结论是否正确，为什么？6.试解释湿空气，湿蒸汽，饱和湿空气。

热工基础 第五章.水蒸气与湿空气

热工基础 第五章.水蒸气与湿空气

1
液体 汽化
蒸发 ：任何温度下在液体表面进行的
汽化现象，温度愈高愈强烈。
沸腾 ： 沸腾是在给定压力所对应的温
度下发生并伴随着大量汽泡产生 的汽化现象。
p
饱和状态：液面上蒸气空间中 的蒸气和液体两相达 饱和蒸气 到动态平衡的状态 。
饱和液体
ts
饱和压力ps、饱和温度ts： ps f (ts ) 水蒸气：ps＝0.101325 MPa，ts=100 º C
31
f t tw
根据干湿球温度计测量的干、湿球温度就可 以由上式确定空气相对湿度的大小。
30
第五章小结
重点掌握：
(1) 水蒸气的定压加热产生过程，在 p-v 图和 T-s 图上表示定压加热时水蒸气的状态变化； (2) 利用水和水蒸气表及水蒸气的焓熵图确定 水蒸气的状态参数。 (3) 湿空气的性质及其描述方法，利用焓-湿图 表示湿空气的加热吸湿和冷却去湿过程，。
Td称为露点温度，简称露点。 pv ps T 结露： 定压降温到露点，湿空气中的水蒸气饱和， 凝结成水（过程1－2）。 结霜： Td 0 C
18
3. 绝对湿度、相对湿度和含湿量
湿度：湿空气中水蒸气的含量。 （1） 绝对湿度 1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气 的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：
湿蒸汽的状态参数 1kg 湿蒸汽是由x kg干蒸汽和（1－x）kg饱 和水混合而成， vx xv 1 x v v x v v 注意 hx xh 1 x h h x h h 单位 sx xs 1 x s s x s s
5-2
水蒸气的状态参数
一般情况下，水蒸气的性质与理想气体差 别很大 ,为了便于工程计算，将不同温度和不 压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过 热蒸汽的状态参数列成表或绘成线算图。 饱和水与饱和蒸气表 分为以温度为序（附录表5）和以压力为序 （表6）两种。
(6)第五章水蒸汽热力性质_热工基础 [兼容模式].

(6)第五章水蒸汽热力性质_热工基础 [兼容模式].

饱和湿空气：湿空气中的水蒸气已饱和, 不能再吸收水份。
pv = ps (T )
49
工程热力学 露点
露点：湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td 称为露点温度, 简称露点。
pv < ps (T )
结露：定压降温到露点, 湿空气中的水蒸气饱和, 凝结 成水(过程1－2)。 结霜：Td < 0 DC
Ts=85.95 ℃ Ts=113.32 ℃
纯物质的p-T相图
p
液 固
p 流体
临界点
气 三相点
流体
固
液
临气界点 三相点
水
T
一般物质 T
工程热力学 水蒸气的定压发生过程
t < ts 未饱和水
v < v'
t = ts
t = ts
t = ts
t > ts
饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v = v' v'< v <v'' v = v'' v > v''
h, v, s
工程热力学
水和水蒸气表
两类
1、饱和水和干饱和蒸汽表 2、未饱和水和过热蒸汽表
工程热力学
34
工程热力学
35
工程热力学
表的出处和零点的规定
表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编 制, IFC(国际公式化委员会)1967、1997和2005年先后发表分段 拟合的水和水蒸气热力性质公式, 但工程上仍会用到图表。 焓、内能、熵零点的规定： 原则上可任取零点, 国际上统一规定。
Thermal Process of Steam
湿空气

湿空气

湿空气
含有水蒸气的空气称为湿空气。

大气中永远包含一定量的水蒸气，绝对干的空气在自然界中是不存在的，在空调系统中将干空气看作一个整体，湿空气=干空气+水蒸气。

湿空气是干空气和水蒸气组成的混合气体，湿空气的压力等于干空气的分压力Pg与水蒸气的分压力Pzq之和。

（1）饱和空气。

湿空气中水蒸气分压力有一个最大值，这个最大值就称为该温度下的饱和水蒸气分压力Pbh在大气中，如从水蒸发为汽的数量与空气中水蒸气凝结为水的数量相等，此时大气中所含的水蒸气数量达到最大限度，即水蒸气处于饱和状态。

这种湿空气就是干空气和饱和水蒸气的混合物，称为饱和空气。

（2）未饱和空气。

湿空气中水蒸气的分压力低于其相同温度下的饱和空气水蒸气的分压力，这时的水蒸气处于过热状态，这种湿空气就是干空气和过热水蒸气的混合物，称为未饱和空气。

由此可见，在一定温度条件下，湿空气中水蒸气分压力的大小是衡量水蒸气含量即空气干燥或潮湿的指标。

温度越高，水蒸气的分压力就越大。

热工基础(张学学 第三版)复习知识点

热工基础(张学学 第三版)复习知识点


式
数间的关系
交换的功量
w /( J / kg) wt /( J / kg)
交换的热 量
q /(J / kg)
定容 v 定数 定压 p 定数 定温 pv 定数
定熵 pvk 定数
v2

v1;
T2 T1

p2 p1
p2

p1
;
T2 T1

v2 v1
T2
T1;
p2 p1

v1 v2
p2 p1
1.理想气体：理想气体分子的体积忽略不计；理想气体分子之间
无作用力；理想气体分子之间以及分子与容器壁的碰撞都是弹性
碰撞。
2.理想气体状态方程式（克拉贝龙方程式）
PV mRgT
其中 R 8.314J /(mol K )，
或 PV nRT
RgΒιβλιοθήκη R M3.定容比热与定压比热。
定容比热 cV
wt

1 2
c f
2

gz

ws
当 p2v2 p1v1 时，技术功等于膨胀功。
当忽略工质进出口处宏观动能和宏观位能的变化，技术功就
是轴功；且技术功等于膨胀功与流动功之差。
在工质流动过程中，工质作出的膨胀功除去补偿流动功及宏
观动能和宏观位能的差额即为轴功。
7.可逆过程的技术功：
wt


2
vdp
6.边界：系统与外界的分界面。
7.系统的分类：
（1）闭口系统：与外界无物质交换的系统。
（2）开口系统：与外界有物质交换的系统。
（3）绝热系统：与外界之间没有热量交换的系统。
（4）孤立系统：与外界没有任何的物质交换和能量（功、热量）
(研05)第五章 习题讲解-5

(研05)第五章 习题讲解-5


5
例3：已知壁面温度为t′℃，室内空气温度为t ℃，为防止在
壁面上发生结露现象，室内的最大允许相对湿度为多少？
答：壁面温度为 t′℃ ，即露点温度为 t′℃，由此查饱和水蒸 气表，得到相应的饱和压力pv ，pv就是出现结露现象时水蒸气
的分压力。
室内空气温度t ℃下水蒸气的饱和压力ps 同样可由饱和水蒸 气表查出。
临界点 饱和蒸汽线 饱和水线
2
例3：判断下列各种说法是否正确，说明理由。 (1) 湿空气相对湿度愈高的，其含湿量也愈大。 (2) 当相对湿度为 0 时，湿空气不含水蒸气，全为干空气；而当 相对湿度为 1 时，湿空气就不含干空气，全为水蒸气。 (3) 当相对湿度固定不变时，湿空气温度越高，则含湿量越大。 (4) 当含湿量固定不变时，湿空气温度越高，则相对湿度越小。
∴出现结露现象时的相对湿度为
max
v pv s ps
6
例5：(1)冬季室内供暖时，为什么会感到空气干燥？ (2)如果等量的干空 气与湿空气降低相同的温度，两者放出的热量是否相等？已知干空气的比 定压热容为 1.005 kJ/(kg· K)，水蒸气的比定压热容为 1.842 kJ/(kg· K)。 答：(1)空气的相对湿度越小，空气越干燥。冬季取暖时，室内空气温 度逐渐升高，水蒸气的饱和压力也相应地升高，而空气的含湿量不变，即 分压力不变，∴相对湿度降低了。 (2)空气冷却过程放出的热量等于空气冷却前后的焓差。
①不考虑水蒸气凝析时：
设湿空气中干空气质量为ma，水蒸气质量为mst，则放热量为 Q1 = 1.005×ma×ΔT + 1.842×mst×ΔT
设干空气质量为 ma + mst，则放热量为
Q2 = 1.005×(ma + mst)×ΔT 显然 Q1＞Q2 ，湿空气放出更多的热量。 ②若考虑水蒸气的凝析，则还要增加水的汽化潜热，湿空气会放出更多 的热量。 7
第五章 水蒸气与湿空气

第五章 水蒸气与湿空气


（4）若想使过热蒸汽——干饱和蒸汽 在t一定时，增加水蒸气含量，使pv不断增 大。当pv = ps (T) ，空气中水蒸气达到饱和，不 再具有吸收水分的能力。 P C B D A B PS
PV
C A
V
(二) . 饱和湿空气
1. 由干饱和蒸汽和干空气所组成的混合气体． 2. 分析： （1）“饱和”的含义可理解：pv =pv max = ps (T)，水 蒸 气分压力达到最大值。 （ 2）在该温度下，湿空气不可能再吸收水分，达
p
a b c
预 热 汽 化
T
d
过 热
e b c d
e
a v s’ s”
v v’ vx v” v
s
2. 不同压力下水蒸气的定压产生过程
1点 临界点 (critical point ) 下临界线 (saturation liquid line )： 不同压力下饱和水状态 上临界线( saturation vapor line )： 不同压力下干饱和蒸汽态 液相区 (liquid region )， 汽液两相区( liquid-vapor region )， 汽相区 9(vapor region ) 未饱和水，饱和水，湿蒸汽， 干饱和蒸汽，过热蒸汽
• 主要内容：（1）水蒸气的产生过程； （2）水蒸气的热力性质，参数计算； （3）基本热力过程； （4）热力性质图表的结构与应用。
5—1 水蒸气的产生过程
一. 一些基本概念 1. 汽化 (vaporation) ：
物质从液态转变为气态的过程。汽化的方式 有两种：蒸发和沸腾。
2. 液化 (liquefaction) ： 物质有气态转变为液态的过程。 3. 蒸发 (boil-off) ：
ps d 0.622 p ps
湿空气的状态参数和焓湿图

湿空气的状态参数和焓湿图

角度,又称角系数。在焓湿图的右下角绘出不同ε值的等值线。
20
5.大气压力变化对焓湿图的影响
根据公式
可知
当φ为常数,pa增大,d 则减少,反之d 则增大,因
此绘制出的等φ线也不同。
对于不同的大气压力应采用与之对应的h-d图,
否则所得到的参数会有误差。
一般大气压力变化不大时，所得结果误差不大,
因此在工程中允许采用同一张h-d图来确定参
湿、增焓、升温过程。
2. 干式冷却过程
用表面温度低于空气（干球）温度却又高于空气露点
温度的空气冷却器来处理空气。空气变化是等湿、减焓、
降温过程。
3. 冷却减湿过程
用表面温度低于空气露点温度的空气冷却器来处理空气所实
现的过程。空气变化是减湿、减焓、降温过程。
24
5.3.2 表示湿空气的状态变化过程
4. 等焓减湿过程
• 使服务空间内的空气温度、湿度、洁净度、气流速度和空气压力梯
度等参数达到给定要求的技术。
3
5.1 湿空气的组成和状态参数
• 5.1.1 湿空气的组成
空调工程中对所处理的空气和特定空间内部的空气都称为湿空气
由干空气和水蒸气所组成的混合物
由干空气和水蒸气所组成的混合物
干空气的主要成分是氮、氧和二氧化碳,,总体上可
计算公式为
式中 T——空气的热力学温度(K)。
7
4.湿量
(1)含湿量d
含湿量的定义为每千克干空气中所含有的水蒸气量,单位用kg/kg(干空气)或g/kg(干空气)表示,
即
可以整理为
含湿量d的单位用g/kg(干空气)表示时,公式可以写为
8
4.湿量
(2)相对湿度φ
湿空气中的水蒸气分压力和相同温度下湿空气的饱和水蒸气分压力之比称为
工程热力学五水蒸气和湿空气

工程热力学五水蒸气和湿空气

工程热力学五水蒸气和湿空气
二.水蒸汽的定压发生过程
工程热力学五水蒸气和湿空气
工程热力学五水蒸气和湿空气
对未饱和水在某一确定的压力下加热， 直至产生过热蒸汽的过程。包括以下三 个过程。
１未饱和水的预热过程 需要吸热，p不变，v增加，t增大 (t<ts)；u，h，s增大；直至为饱和水 为止，参数为ts，v’，u’，h’，s’。
§1 水蒸汽的定压发生过程 一.水蒸汽的ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ图
二.水蒸汽的定压发生过程
工程热力学五水蒸气和湿空气
一.水蒸汽的ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ图
工程热力学五水蒸气和湿空气
１一点、两线、三区、五态
一点：临界状态（Critical State）
处于临界状态时饱和液体和干饱和蒸汽 不分而处于同一状态，并有确定的状态参 数值。
例题１ 确定ｔ=263℃时水的饱和压力 ps。
〔解〕显然属于饱和状态，可利用按温 度排列的饱和表 ｔ＝260℃时ps＝4.6940ＭＰａ ｔ＝270℃时ps＝5.5051ＭＰａ ∴ｔ＝263℃时 ps=4.694+(263-260)/(270-260)*(5.501-4.6940) ＝4.9374 ＭＰａ
工程热力学五水蒸气和湿空气
⑵按压力排列的饱和水与饱和蒸汽表(P376)
工程热力学五水蒸气和湿空气
⑶未饱和水与过热蒸汽表(P382)
工程热力学五水蒸气和湿空气
注意：
(A)零点的规定 t0=0.01℃，p0=0.6112kPa， v0=0.00100022m3/kg时，u0‘=０，s0’=０， h0‘=u0’+p0‘v0’=0.000611≈0 表中给出的ｈ，ｓ值是相对值，即 ｈ＝△ｈ＝ｈ－ｈ0，ｓ＝△ｓ＝ｓ－ｓ0
ux hx pxvx
湿空气的性质与湿度图湿气体=绝干气体湿份蒸汽

湿空气的性质与湿度图湿气体=绝干气体湿份蒸汽

0.0147 0.622 12.340 101.33 12.340
解得： φ=0.1892=18.92%
结果显示：湿空气被加热后湿度不变，相对湿度下降了。所以在干燥操作中， 先将空气加热再送入干燥器，目的是降低相对湿度以提高吸湿能力。 ⑵比体积
H 0.772 1.244 0.0147
100% 88.8% 查得30℃时水的饱和蒸气压ps=4.242kPa，故 W 100% ps 4.242 露点td 因pW=pd=3.768kPa，查水的饱和蒸气压表，得饱和温度27.5℃，此温度即为露点
绝热饱和温度tas和湿球温度tW (对空气而言，两者近似相等)
因为Has与tas有关，故需试差。又td≤tas≤t，故设tas的初始值为
pw 100% ps
值越低，空气偏离饱和的程度越远，吸湿潜力越大； =100% 时，p=ps，空气被湿份蒸汽所饱和，不能再吸湿
对于空气-水系统：
H 0.622
ps P ps
湿份为水时，可按下式由系统温度 t 计算饱和蒸汽压
2 3991.11 ps exp 18.5916 15 t 233.84
⑷焓
I=(1.01+1.88×0.0147)×50+2490×0.0147=88.48 kJ/kg绝干气 湿空气被加热后湿度没变化，但温度增高，焓值加大。
空气的湿球温度
湿球温度的测定
当热、质传递达平衡时，空气对水的 供热速率恰等于水汽化的需热速率时
定义式 t tw
tw t
kH

rw ( H w H )
C H 1.01 1.88 H
湿焓iH 或干基湿焓 (kJ/kg绝干气体)

5-4 湿空气的性质


状态越远，空气越干燥，吸湿能力越强。
✓φ=0，对应于干空气； ✓φ=1，湿空气为饱和湿空气。
3. 含湿量（比湿度）
v
mv V
pv Rg ,vT
（1）定义：是指在湿空气中，与单位质量干空气
共存的水蒸气含量。
（2）表示：
d mv v ma a
（3）含湿量与水蒸气分压力，相对湿度关系：
根据理想气体状态方程式：
ps C
pv
A
不再具有吸收水分的能力。
0
v
2. 饱和湿空气 由干空气和干饱和水蒸气组成的湿空气。
分析
✓ “饱和”的含义：pv =pv max = ps (T)， 水蒸气的分压力达到最大值。
✓ 在该温度下，湿空气不可能再吸收水分， 达到饱和。
✓ 向饱和湿空气加入水蒸气， 将凝结成水滴析出。
思考
如何将未饱和湿空气——饱和湿空气
法1：T一定时，增加 pv =pvmax =ps（T）, A—C。
法2：保持水蒸气含量（pv）不变， 降低湿空气温度 T=TS （PV ），A—B。
p
T
T
ps C
T
pv
B
A
Td
D
0
v
0
PS C PV
A
B D
s
5-4-2 露点
1. 结露：
保持湿空气中水蒸气的分压力不变，对饱和湿
空气继续冷却降温，则其中的部分水蒸气将凝结
（2）表示：
v
mv V
pv Rg ,vT
（3）对饱和湿空气
水蒸气 的体积
s
mv V
ps Rg ,vT
2. 相对湿度：
s
ps Rg ,vT

湿度和水蒸气分压的关系

湿度和水蒸气分压的关系湿度是指空气中所含水蒸气的含量，是一个描述空气中水分含量多少的物理量。

水蒸气分压是指水蒸气在一定温度下对外施加的压力。

湿度和水蒸气分压之间存在着密切的关系，下面将详细介绍它们之间的联系。

湿度和水蒸气分压之间存在着直接的比例关系。

随着湿度的增加，空气中的水蒸气分压也会增加。

这是因为湿度是指单位体积空气中所含水蒸气的质量，而水蒸气分压则是水蒸气对外施加的压力。

当空气中的水蒸气含量增加时，水蒸气分子会与空气中的其他分子相互碰撞，从而使水蒸气分子对外施加的压力增加。

湿度和水蒸气分压之间也受到温度的影响。

温度越高，水蒸气分子的动能越大，相应地，水蒸气分压也会增加。

这是因为温度的升高会使水蒸气分子的平均动能增加，从而增加水蒸气分子与空气分子之间的碰撞频率和强度，进而增加水蒸气分子对外施加的压力。

湿度和水蒸气分压之间还受到空气的压强的影响。

当空气的压强增加时，空气分子的密度增加，水蒸气分子之间的碰撞频率也会增加，从而使水蒸气分子对外施加的压力增加。

因此，在相同温度下，湿度和水蒸气分压也会随着空气压强的增加而增加。

湿度和水蒸气分压之间存在着密切的关系。

湿度的增加会导致水蒸气分压的增加，而温度和空气压强的增加也会使水蒸气分压增加。

这种关系在气象学、环境科学、工程技术等领域都具有重要的意义。

对于人们的日常生活和生产活动，了解湿度和水蒸气分压的关系，有助于合理利用水资源、控制空气湿度、保持室内环境的舒适性等方面起到积极的作用。

湿度和水蒸气分压之间存在着直接的比例关系，而且受到温度和空气压强的影响。

深入理解和掌握湿度和水蒸气分压的关系，对于人们的生活和工作都具有重要的意义。

通过科学的研究和实践，人们可以更好地利用和控制湿度和水蒸气分压，为社会经济的可持续发展提供有益的支持。

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u q w
查表应用四：热力过程分析
在一刚性容器内充满p=0.1MPa，t=20℃的 水。由于太阳照射，使其温度升为40℃,求容器 承受的压力。 等容过程
p=0.1MPa t=20℃
v 0.0010018 m
t=40℃
3
kg
储液罐很危险， 不能装满。
p 14.0MPa
• 例5-1 • 练习4、5、6、7
一、工程中所用的水蒸汽是由锅炉在压力不变 的情况下产生的，其定压发生过程如下：
定压预热 P t0 P ts 定压汽化 P ts 定压过热 P P ts
未饱和水 (a)
饱和水 (b)
湿蒸汽 (c)
干饱和蒸汽 过热蒸汽 (d) (e)
（1）水的定压预热
未饱和水（过冷水）：水温低于此压力下 的饱和温度，温度为 t0 ，ts – t0 称过冷 度。 a-b（预热阶段）：加热使其温度升高， 比容稍有增大，当温度达到此压力 P 下 的饱和温度 ts 时，水开始沸腾，称饱和 水，温度 ts
焓熵图
h
C x
T
s
例题：水蒸气在0.2MPa压力下从150加热至 250，求1kg工质的吸热量，膨胀功以及热力 学能的增加。
• 解：在h-s图上表示出过程。
t2
确定：h1=
t1
v1=
h2= v 2=
• 计算换热量：
q h2 h1
• 计算膨胀功：
w p（v2 v1）
• 计算热力学能的变化：
• 综上所述：水蒸气定压发生过程经历预热、 汽化、过热三个阶段。经历未饱和水、饱和 水、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽五个状 态。
二、蒸汽定压过程表示在坐标图上 • 形成过程
p
过 冷 液
C tc d"
湿蒸汽
d0 d' b0 b' a0 a'
d
过热蒸汽
b"
b a" a v
• p–v 图和 T-s 图上的表示 定压过程表示在p–v 图上为一水平线,根据 比容确定不同的状态点。 连接不同压力下的饱和液体点，得到饱和 液体线（或下界线）。 连接各干饱和蒸汽点，得到饱和蒸汽线 （或上界线）。 两线汇合交于一点，称为临界点 C 。
1、沸点与压力一一对应，不同压力下，物 质的沸点不同, p 升高， ts 升高
ps=1.01325bar
青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts=100 ℃ ℃ Ts=85.95
Ts=113.32 ℃
2、同一压力，不同物质沸点不同，如 1 atm , 水：ts = 100℃ NH3 ：ts = - 33.4 ℃ R12：ts = - 29 ℃ R22： ts = - 41 ℃
t=100℃ < ts, 未饱和水 h=419.7kJ/kg
t=200℃ > ts, 过热蒸汽
h=2827.5kJ/kg
查表应用二：确定状态参数
已知 t=250℃, 5kg 蒸汽占有0.2m3容积, 试问蒸 汽所处状态? 若为湿蒸汽，X=? t=250℃ , v' 0.001253 m
3
kg
v" 0.05002 m
每一湿蒸汽状态对应唯一的x 值。液体质量 (1–x) b-d：汽化过程，过程吸收的热量称为汽化潜 热。 汽化潜热 r ：1 kg 饱和液体转变为同温下的 干饱和蒸汽所吸收的热量。
（3）干蒸汽定压过热
d→e ：饱和液体继续加热，得到过热蒸汽，、 比容温度增大。 e ：过热蒸汽状态，温度为 t ， t > ts 其中，t – ts 称过热度。
中央空调系统
• 空调:―空调”是“空气调节”的简称，它是通 过对空气的处理，使室内空气的温度、湿度、 气流速度和洁净度达到一定要求的一门工程 技术。
第五章 水蒸气
§5-1 汽化与凝结 §5-2 水的定压加热汽化过程
水蒸气定压发生过程及状态参数的确定
§5-3 水蒸气表和图
水蒸气图表的应用
• 蒸汽是指距离液体状态较近，很容易变回 液体状态。其作用力和体积均不可忽略, 属于实际气体(不宜作为理想气体处理)。 • 分析水蒸气的发生及变化规律 • 常用的蒸汽：水蒸汽、制冷剂蒸汽等。
（2）饱和水定压汽化 对饱和水进行加热开始沸腾，在定温下产 生饱和蒸汽； 此时，容器内汽、液两项 共存，称为湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽。 直至加热至完全变成蒸汽，d 称干饱和蒸 汽。 湿蒸汽状态确定： 所有湿蒸汽状态保持定压且定温，因此 要确定其中某一状态，还须另外引入一 个参数—干度。
mV 干饱和蒸汽质量 干度x 饱和液体 饱和蒸汽 mV mW 0(饱和液体) x 1(干饱和蒸汽状态 )
三、水蒸气的焓—熵图
• 组成： 定焓（h）线 定熵（s）线 定压（p）线 定容（v）线（红色） 定温（t）线 定干度（x）线 • 应用：
焓熵图的画法(1)
1、零点：h=0，s=0； 2、饱和汽线（上界线）、饱和液线（下界线） C点为分界点，不在极值点上 h 3、等压线群：p TC 0 s pC q Tds dh vdp
3
kg
3 0.2 v 0.04 m kg 5 v ' v v '' 湿蒸汽状态 v v' 0.04 0.0012513 x 0.795 v " v ' 0.05002 0.0012513
利用表确定参数说明： 其中：未饱和水与过热蒸汽状态、饱和水与干饱和 蒸汽状态均可以由表直接查出。 湿蒸汽状态的确定： 1kg干度为x的湿空气含xkg蒸汽和（1-x）kg饱和水
h 两相区 p T=Const 斜直线 T 0 单相区 s T s p 向上翘的发散的形线
焓熵图
h
pC
C
s
焓熵图的画法(2)
4、定温线 T 两相区：T、p一一对应，T 线即 p 线 气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体 5、等容线 v 同理想气体一样， v 线比 p 线陡 6、等干度线 x 在x=0, x=1之间，从C点出发的等分线
饱和蒸汽
饱和液体
此时压力称饱和压力 ps , 温度称饱和温 度 ts 。 ps 与 ts 为一、一对应关系。
例如： 当 ps =0.101325 MPa 当 ps =1 MPa 当 ps =0.01 MPa ts =100 oC ts =179.916 oC ts =45.83oC
5-2 水的定压加热汽化过程
二、凝结
凝结：水由气相转变为液相的过程，是汽化的 反过程。在一定的压力下，水蒸气降低到相 应的沸点，开始凝结。 凝结过程的实质：气相空间的蒸汽分子被碰撞 回液面凝成液体的过程 特点：放热过程 凝结速度与蒸汽的压力有关
三、饱和状态
大气
水
过冷 液体
加热
自由空间（敞口容器）• 封闭空间（闭口容器） 的蒸发过程可以进 中液体的汽化与气体的 行到液体全部汽化。 凝结同时进行，当两者 转换的速度一定时，达 到动态平衡，称为饱和 状态。
内能用公式 u = h – pv 求。
表中没有列出的中间状态的参数，用直线内插 法求出。
2、查表应用
• • • • 查表应用一：确定状态 查表应用二：确定状态参数 查表应用三：表中未有数值的确定 查表应用四：热力过程分析
查表应用一：确定状态
查表时先要确定在五态中的哪一态。
例.1 已知 ：p=1MPa,试确定t=100℃, 200℃ 各处于哪个状态, 各自h是多少？ ts(p)=179.88℃（179.916 ℃)
查表应用三：表中未有数值确定
已知 t=85℃, p=0.015MPa , 试确定状态? h=? p=0.015MPa ts=54.0℃ , 过热状态 内插法 p=0.01MPa h0.01 2658.8 kJ kg t=85℃ p=0.04MPa h0.04 2654.7 kJ kg t=85℃ p=0.015MPa t=85℃ 2658.8 2654.7 h 2658.8 2658.1 kJ kg 6
v x xv" (1 x)v' v' x(v"v' ) xv" hx xh" (1 x)h' h' x(h" h' ) h' xr r s x xs" (1 x) s ' s ' x( s" s ' ) s ' x Ts u x hx p x v x
1）按温度排列的饱和水与饱和蒸汽表（A-1） 2）按压力排列的饱和水与饱和蒸汽表（A-2）
未饱和表：
按压力和温度排列的未饱和水与过热蒸汽表 （A-3）
说明：表中的参数对应工质的质量为 1 kg ；
符号表示：
– 饱和液体：p' 、t' 、v' 、s' 、h' – 饱和蒸汽： p" 、t" 、v" 、s"、h" – 未饱和液体： p0 、t0 、v0、s0 、h0 – 湿蒸汽： pX 、tX 、vX 、sX 、hX
• 汽液相变在工程上有重要意义： – 在液体汽化相变制冷的循环中，压力升高， 汽化潜热减少； – 当工质温度高于临界温度时，无论加多么 大的压力都不能将气体液化。 • 故工质的临界温度是相变制冷循环的上限温 度，且实际应用中应尽可能远离临界温度。
5-3 水蒸气的表和图
• 水蒸气的参数之间不满足理想气体状态 方程，工程上常用蒸汽图表来确定。 • 一、零点的规定 • 二、水蒸气表 • 三、水蒸气的焓-熵图
一、零点规定
• 蒸汽表中基准的确定：由 1963 年第六届 水蒸汽会议上规定，纯水的三相点 （ 273.16 K ）的饱和水为基准状态，令 u = 0，s= 0 h = u + pv = 0.611 J/kg ≈0 • 表中所列焓、熵值均是该状态的值与纯 水三相点的差值。