水的定压汽化过程与水蒸气的热力过程

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热工基础——水蒸气的热力性质和过程

2
pdv
1
pv2 v1
3、饱和水的比体积随压力的升高略有增加，而饱和蒸汽的比体积则随压力的升高明显的减小。
4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。
第三节水蒸气表
饱和水与饱和水蒸气表、未饱和水与过热蒸汽表
一、饱和水与饱和水蒸气表
1. 按温度排列，附表2
tp, v’，h’，s’， v”，h”，s” 2. 按压力排列，附表3
cp cv R
水蒸汽的热力学能、焓和熵通过查图和表求得。
第二节水的定压汽化过程和
水蒸气的p-v图及T-s图
汽化和液化
蒸发汽化
沸腾
一、饱和温度和饱和压力
饱和状态相应的温度和压力称为饱和温度（ts）和饱和压力，两者一一对应。 ts =f(P)
饱和蒸汽饱和水
二、水的定压汽化过程
容器中装有1kg水， p 0.1MPa ta 0C va 0.001 m3 kg
v’,v”
v >v” 过热蒸汽
Sx，hx
2、根据状态查相应的图或表，湿蒸汽查饱和水与饱和蒸汽表，再利用干度公式求出。
3、热力学能利用公式u=h-pv求得。
例 P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，确定状态，并求出温度、比焓、比热力学能和比熵。
解查：饱和水与饱和蒸汽表 ts=151.85C，v’=0.0010928m3/kg， v”湿=0蒸.3汽7481xm 3v/kvg' 0.96
处于平衡态单相均匀系= f ( p或 T )。v’，u’，h’，s’ （3）d：干饱和蒸汽，t = ts ， p、T 不再是独立的状态参数
处于平衡态单相均匀系= f ( p或T )。v”，u”，h”，s”

水和水蒸气的性质(严家禄第七章)

h xh (1 x )h
"
'
v xv" (1 x )v ' s xs (1 x ) s
" '
y xy (1 x ) y
"
'
y y x " y y'
'
已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度x h ,v ,s
§7-4 水蒸气表和图
第七章水和水蒸气的性质
水和水蒸气是实际气体的代表
水蒸气
在空气中含量极小，当作理想气体一般情况下，为实际气体，使用图表
18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质直到内燃机发明，才有燃气工质目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质优点: 便宜，易得，无毒，膨胀性能好，传热性能好
是其它实际气体的代表
查表举例（2）
已知 t=250℃, 5kg 蒸气占有0.2m3容积, 试问蒸气所处状态? h=? 湿蒸汽状态 x 0.795 t=250℃ , h ' 1085.8 kJ kg
h" 2799.5 kJ kg
kg
h xh " (1 x)h ' 2448.2 kJ
查表举例（3）
T Tc e3 e2 e1
B
s
v
§7-3 水和水蒸气状态参数
状态公理：简单可压缩系统，两个独立变量
未饱和水及过热蒸汽，一般已知p、T即可饱和水和干饱和蒸汽，只需确定p或T
湿饱和蒸汽， p和T不独立，汽液两相
水和水蒸气状态参数确定的原则
1、未饱和水及过热蒸汽确定任意两个独立参数，如：p、T 2、饱和水和干饱和蒸汽确定p或T 3、湿饱和蒸汽除p或T外，其它参数与两相比例有关

水的定压汽化过程与水蒸气的热力过程

p
T
ab
cd e
e
va v’vx v” v
v
Ts
b
cd
a
s0
s’
sx s” s
s
（4）c：湿蒸汽饱和水和饱和蒸汽的混合物 t = ts ， p、T 不是独立的状态参数。处于平衡态双相非均匀系= f ( p或T，x )。
干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
（5）e：过热蒸汽，t > ts , 过热度t = t- ts , p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p , T )。
s0
s’
sx s” s
s
三、水蒸气的p-v图和T-s图
未饱和水区未饱和水区
p
CTຫໍສະໝຸດ C过热蒸汽区过热蒸汽区
x=0
x=1
湿蒸汽区
0
湿蒸汽区
x=0
x=1
0
v
s
1、一点二线三区五态。
2、当压力升高时，饱和温度随之升高，汽化过程缩短，比汽化潜热减少，预热过程变长，比液体热增加。
3、饱和水的比体积随压力的升高略有增加，而饱和蒸汽的比体积则随压力的升高明显的减小。
查表得：h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kg s’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)
路漫漫其悠远
第四节水蒸气的h-s图
我们用过 p-v 图、T-s 图,这在热力过程的分析中常用，一个叫示功图，一个叫示热图.但功和热都是一块面积，不直接，而用h-s 图可用线段来表示功和热.
当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡，宏观上气、液两相保持一定的相对数量—饱和状态。

工程热力学水蒸汽的热力性质

一点(临界点) 二线(饱和水线、干饱和蒸汽线) 三区(未饱和水区、湿蒸汽区、过热蒸汽区) 五态(未饱和水状态、饱和水状态、湿蒸汽状态、干饱和
蒸汽状态、过热蒸汽状态) 水蒸气热力性质图结构特征口诀
“ 一点连双线，三区五态含 ”
28
5-3 水蒸气的热力性质图表
一、水和水蒸气的热力性质表包括两种表：
17
二、水蒸气的p-v图和T-s图
将各种压力下水蒸气的定压产生过程线集中表示在 p-v图和T-s图上而得到。
压力升高对汽化过程的影响 p升高（ts升高）：v0基本不变（水的可压缩性极小）； v′增大（因水的膨胀性大于压缩性）； v″减小（因汽的压缩性大于膨胀性）；
18
5-2 水蒸气的定压产生过程
24
5-2 水蒸气的定压产生过程
三、高参数水蒸气对锅炉设备的影响
温度提高的影响
——过热器的受热面积增大，对材料耐热性能要求高。
压力提高的影响
——液体热和过热热的比例增大，汽化热的比例缩小，所以要求：省煤器和过热器受热面增大，而水冷壁受热面减小。
25
课堂问答
1、为什么现代高参数锅炉广泛设置顶棚过热器和屏式过热器？
ps上升， ts上升
ts上升， ps上升
一一对应
饱和温度 32.88 ℃ 100 ℃ 179.88 ℃ 365.71 ℃
水
如青藏高原：ps=0.06MPa
ts=85.95 ℃
使水汽化的方法： 1）加热升温；2）降压扩容。
9
5-2 水蒸气的定压产生过程
5-2 水蒸气的定压产生过程
一、水蒸气的定压产生过程
饱和水与干饱和蒸汽的热力性质表；
未饱和水与过热蒸汽的热力性质表.

水的五个状态课件

31
5、生料带、普通聚四氟乙烯垫片最高耐温250℃ .
32
6 、 AIG185IM膨化e-PTFE带状垫片6.1简介微原纤化的内部结构，将普通的PTFE 材料变成一种强度好，抗蠕变的衬垫材料。延展PTFE接头密封衬垫柔软可塑，能够与磨损或不平的表面极好地吻合，从而达到完全密封的效果。不仅如此，这种材料还能耐受极低温的流体，抗蠕变性能变好，具有可靠的密封效果和很长的使用寿命。
47
. 温度：温度是表示物体冷热程度的物理量。. 汽轮机：汽轮机是用具有一定温度和压力的蒸汽来做功的回转式原动机。. 比容：单位质量的工质所占的容积称为比容。. 过热度：在相同的压力下，过热蒸汽的温度和饱和蒸汽温度之差叫蒸汽的过热度。
1407.2
2724.46
水在不同压力情况下所对应的饱和水温度,饱和蒸汽温度和各自所对应的焓值:
11
四、汽机、风机本体温度压力变化趋势图
12
1、蒸汽在进入汽轮机作功的同时，伴随着能量的释放，其压力和温度渐渐降低。压力、温度变化图如下：
13
图一：
14
图二：
15
图三：
16
图四：
17
五、密封材料在锅炉、汽机、鼓风机、化水设备上的应用
26
3.4适用范围蒸汽,水,汽油,透平油,酸,碱,溶剂等非粘性,不含杂质,不结晶介质的阀门系统中3.5产品规格和包装规格根据设备的尺寸参数,通过改变生产流程,可以制造各种规格和尺寸的盘根
27
4、BP424碳纤维石墨盘根4.1材料• 高模量石墨纤维• 聚四氟乙烯悬浮分散体• D321R高温润滑剂• 特殊防腐蚀润滑剂
48
45
• 七、关键的定义：表压力加上大气压力就是绝对压力。它以绝对真空为零算起的。绝对压力=表压力+大气压力绝对压力=大气压力-真空压力绝对压力在计算中用P表示。表压即表面压力包围在地球表面一层很厚的大气层对地球表面或表面物体所造成的压力称为“大气压”。

3-水蒸气的热力性质

h2’ h2
p1
wt' h1 h2 oi 1094.2kJ/kg
p2
2 2’
h2' h1 wt' 2237kJ/kg
0.005MPa s x2' 0.87
水蒸气参数对热力设备的影响
高参数水蒸气的基本性质
过热蒸汽的质量热容过热蒸汽的比体积过热蒸汽的焓
水蒸气的焓熵图
水蒸气表比较准确，但在分析热力过程时不如图直观方便，所以实际应用是水蒸气表与焓熵图配合使用
焓熵图是根据水蒸气表上所列的数据绘制而成的，以其直观、方便弥补了水蒸气表的不足，是工程上广泛采用的一种重要工具。
焓熵图_离散与连续的结合
焓熵图的画法(1)
1、零点：h=0，s=0；
水蒸气的基本概念#
汽化：物质由液态变为气态的过程；有蒸发和沸腾两种方式。在液体的自由表面上进行的恶汽化过程称为蒸发。在液体内部和表面同时发生的急剧的汽化现象称为沸腾。沸腾只发生在相应压力所对应的饱和温度，这一温度称为沸点。
液化或凝结：物质由气态变为液态的过程；
饱和状态（两相动平衡状态）、饱和温度、饱和压力（相应的蒸气压力）、饱和蒸汽、饱和液体。
13
2
ts(4MPa)=250.33℃
4
q = h2-h1
v
水蒸气的定压过程
例：水从30℃ ，4MPa, 定压加热到450
℃ q = h2-h1=3201.83kJ/kg
T
h
3 1
2
h2 4
13 h1
2 4
h1 = 129.37 kJ/kgs
h2 = 3331.2 kJ/ksg
水蒸气的绝热(Isentropic)过程

水的定压汽化过程与水蒸气的热力过程(ppt 30页)

一一对应
Ts
ps=1.01325bar 青藏 ps=0.6bar 高压锅 ps=1.6bar
ps
ts=100 ℃ ts=85.95 ℃ ts=113.32 ℃
二、水的定压汽化过程
容器中装有， p0.1MPa ta 0C
va
0.00m 13
>100℃
kg
0℃
100℃
100℃
100℃
va
离液态水不远，工作过程有集态变化。且水蒸气分子间不仅存在作用力，分子占有容积，而且水蒸汽是由一个分子、二个、三个、四个分子机械结合成复合体的混合物，而且随着参数的变化，结合与分裂现象不断发生，因此水蒸气的性质不同于一般的气体，更不同于理想气体。
水蒸气的状态方程，比热关系式及u、h、
s 的分析式可以从实验和理论结合的方法得到，一些经验的公式相当复杂，用于一般工程计算不方便，为了计算方便将水蒸气性质的复杂公式，用计算机计算出水蒸气的热力性质，经实验验证后，编成图、表直接查用，简单、方便、精确。
第二节水的定压汽化过程和
水蒸气的p-v图及T-s图
汽化和液化
蒸发汽化
沸腾
汽化和液化 (vaporization and liquefaction)
汽化：由液态到气态的过程。
蒸发：在液体表面进行的汽化过程。沸腾：在液体表面及内部进行的强烈汽化过程。
液化：由气相到液相的过程。
一、饱和温度和饱和压力
饱和状态(Saturated state)
当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡，宏观上气、液两相保持一定的相对数量—饱和状态。
相应的温度和压力称为饱和温度（ts）和饱和压力(PS)，

水的定压汽化过程与水蒸气的热力过程

第一节概述
水蒸气是人类使用最早、应用最广（汽车、火车、轮船、发电）的工质。为什么它受到人们的特别喜爱呢？是因为水分布广，价格便宜，无毒无臭，而水蒸气的获得又特别容易（在常压下只要加热到 100℃以上就产生）,而在常温下就以液体水的情况存在，便于我们的循环使用。
从工程中使用的参数范围来看，水蒸气
第二节水的定压汽化过程和
水蒸气的p-v图及T-s图
汽化和液化
蒸发汽化
沸腾
汽化和液化 (vaporization and liquefaction)
❖ 汽化：由液态到气态的过程。
蒸发：在液体表面进行的汽化过程。沸腾：在液体表面及内部进行的强烈汽化过程。
❖ 液化：由气相到液相的过程。
一、饱和温度和饱和压力
3、饱和水的比体积随压力的升高略有增加，而饱和蒸汽的比体积则随压力的升高明显的减小。
4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。
第三节水蒸气表
饱和水与饱和水蒸气表、未饱和水与过热蒸汽表
一、饱和水与饱和水蒸气表
1. 按温度排列，附表2
tps, v’，h’，s’， v”，h”，s”
2. 按压力排列，附表3
e
va v’vx v” v
v
Ts
b
cd
a
s0
s’ sx s” s
s
三、水蒸气的p-v图和T-s图
未饱和水区未饱和水区
p
C
T
过热蒸汽区
x=0
x=1
C
过热蒸汽区
湿蒸汽区
0
湿蒸汽区
x=0
x=1
0
v
s
1、一点二线三区五态。
2、当压力升高时，饱和温度随之升高，汽化过程缩短，比汽化潜热减少，预热过程变长，比液体热增加。

工程热力学与传热学10)水蒸气

湿蒸汽的干度和湿度
干度x：湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。
mV 湿蒸汽中干蒸汽的质量 x 湿蒸汽总质量 mV mW
mv mW
湿度y：湿蒸汽中饱和水所占的质量百分比。
mW 湿蒸汽中饱和水的质量 y 湿蒸汽总质量 mV mW
显然： x+y=1
饱和水的x=0; 干蒸汽的x=1
比容温度 t （℃）压力 P (MPa) 0.000611 焓汽化潜热熵
v’
(m3/kg) 0.0010002
v”
(m3/kg) 206.312
h’
(kJ/kg) -0.04
h”
(kJ/kg) 2501.0
r
s’
s”
(kJ/kg) (kJ/kg·K) (kJ/kg·K) 2501.0 -0.0002 9.1565
1、预热阶段
未饱和水（过冷水）
饱和水
p 定值
过冷度
p 定值
t0 t s v 0 v s0 s h0 h
t0 v0 s0 h0
Δ t=t-ts
ts v s h
注意比较v0和v′ 的大小！
这个阶段所需的热量称为液体热 ql
ql h h0
'
2、汽化阶段
p 定值 ts v s h
湿蒸汽区：上、下界限线之间的锺罩形区域
五态
过热蒸汽：一定压力下，温度高于对应饱和温度的蒸汽。或者说：一定温度下，压力低于饱和蒸汽压的蒸汽。饱和蒸汽：一定压力下，温度等于对应饱和温度的蒸汽。或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的蒸汽。湿蒸汽：饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。饱和液体：一定压力下，温度等于对应饱和温度的液体。或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的液体。未饱和液体：一定压力下，温度低于对应饱和温度的液体。或者说：一定温度下，压力高于饱和蒸汽压的液体。

4、水蒸汽的热力过程

u ' h ' pv ' 376.94kJ/kg 0.070121103 kPa 0.00103593m3 /kg 375.90kJ/kg
u '' h " pv " 2659.63kJ/kg 0.070121103 kPa 2.3616m3 /kg 230 C h2 2910kJ/kg v2 0.320m3 /kg s2 7.01kJ/(kg K)
求得： V1 m1v1 0.5kg 0.143m3 /kg 0.0715m3
V2 V1 0.0715m3 m2 0.2234kg 3 v2 v2 0.320m /kg
u1 h1 p1v1 3175kJ/kg 2 103 kPa 0.143m3 /kg 2889kJ/kg
u2 h2 p2v2 2910kJ/kg 0.7 103 kPa 0.32m3 /kg 2686kJ/kg
0.5kg 2889kJ/kg 0.2234kg 2686kJ/kg h3 (0.5 0.2234)kg 3053.0kJ/kg
由h3 3053kJ/kg
p 0.7MPa
查图求得t3=297℃
【例】1kg水自1MPa，160℃，降温到90℃，其内能不变。求：可得的最大有用功和作功能力损失。 (p0=0.1Mpa,t0=20℃) 解：首先确定初终态参数，由 p1 1MPa t1 160 C 查过热蒸汽和未饱和水表得
u ' u2 u ''
故终态为湿饱和蒸汽。
?
实际气体的等温变化，其焓、热力学能不是等值的！
【例】如图所示，汽柜和气缸经阀门相连接，汽柜与汽缸壁面均绝热，汽柜内有0.5kg，2.0MPa，370℃的水蒸气。开始时活塞静止在气缸底部，阀门逐渐打开后，蒸汽缓慢地进入气缸，气缸中的蒸汽始终保持0.7MPa的压力，推动活塞上升。当汽柜中压力降到与气缸中的蒸汽压力相等时立即关闭阀门，分别求出汽柜和气缸中蒸汽的终态温度。

工程热力学(第5章--水蒸汽的热力性质)

v′增大（因水的膨胀性大于压缩性）； v″减小（因汽的压缩性大于膨胀性）；
18
5-2 水蒸气的定压产生过程
所以：随着p升高，b点向右移动，d点向左移动，即预热过程增长，汽化过程缩短，过热过程增加。
19
5-2 水蒸气的定压产生过程
当压力升高至pc=22.064MPa时，汽化过程缩成一点，即临界点C，同时产生两线（CM、CN）和三区（Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）。
D = t - ts
h
15
➢水蒸气定压产生过程中热量的计算
1.水的定压预热阶段：
液体热 ql h ' h0 kJ/kg
T
2.饱和水的定压汽化过程：
汽化潜热 r h" h ' kJ/kg
Ts
b
e d
r Ts s" s ' kJ/kg
3.干蒸汽的定压过热过程：
过热热 qs h h" kJ/kg
2
本章主要内容水蒸气的饱和状态水蒸气的定压产生过程水蒸气的热力性质图表水蒸气的基本热力过程
3
5-1 水蒸气的饱和状态
一、汽化：液态→汽态（如锅炉水冷壁中水的汽化过程）
汽化方式有两种：1）蒸发，2）沸腾。
1、蒸发——在液体表面缓慢进行的汽化现象。
特点：它能在任何温度下进行；液体的蒸发速度取决于液体的性质、液体的温度、蒸发表面积和液面上气流的流速。
饱和状态的特点： p s
①汽水共存；
ts
②汽水同温；
③饱和压力与饱和温度
成一一对应关系.
ts f ps
8
饱和温度与饱和压力的关系
ts f ps
ps上升， ts上升 ts上升， ps上升
饱和压力 0.005MPa

船舶辅机题目讲解(工程力学及单位1)

泉州海洋职业学院
Slide 26
) 09.在基本蒸汽动力装置的理想循环中，过热蒸汽在汽轮机绝热膨胀后变成废气，通常情况下废气应为状态。 ) A 饱和水 ) B湿蒸汽 ) C饱和蒸汽 ) D过热蒸汽 ) 10在基本蒸汽动力装置的理想循环中，废汽在冷凝器定压放热变为。 ) A过冷水 ) B饱和水 ) C湿蒸汽 ) D饱和蒸汽
泉州海洋职业学院
Slide 13
) 03．柴油机的理想循环中的加热过程是_____过程。 ) A. 绝热 B. 定压 ) C. 定温 D. 多变 ) 04.柴油机燃烧过程的前期，可近似地看作_________。 ) A 等温过程 ) B 等压过程 ) C 等容过程 ) D 绝热过程
泉州海洋职业学院
泉州海洋职业学院
Slide 16
) 09.柴油机的理想循环中放热过程为____过程。 ) A 定温放热 B 定压放热 ) C 多变放热 D 定容放热 ) 10.根据可逆过程必须同时满足的条件，可认定内燃机的实际工作过程为______ ) A可逆 ) B不可逆 ) C准静态 ) D内部平衡
泉州海洋职业学院
泉州海洋职业学院
Slide 23
) 03.蒸汽轮机装置中工质在汽轮机的工作过程为绝热膨胀，对外做功，工质由____变为____。 ) A湿蒸汽/饱和蒸汽 ) B饱和蒸汽/过热蒸汽 ) C过热蒸汽/湿蒸汽 ) D湿蒸汽/饱和水 ) 04.基本蒸汽动力装置的理想循环是由两个可逆____过程和两个可里逆________过程所组成 ) A定容/定压 ) B定压/绝热 ) C绝热/定温 ) D定温/定压
燃气做负功。
泉州海洋职业学院
Slide 19
) 01.废气涡轮机的理想循环由两个＿＿＿过程和两个＿＿＿过程组成 ) A定温\绝热 ) B定压\绝热 ) C多变\定压 ) D定容\绝热 ) 02.废气涡轮机的原理循环中的吸热过程是____过程。 ) A定容 ) B等温 ) C等压 ) D绝热

水蒸气—定压下水蒸气的生产过程(热工课件)

定压下水蒸气的生产过程
1. 水蒸气的定压生产过程
过冷度：在一定
过热度：在一定压力下，过热蒸汽的温度高于相应压力下的饱和
温度的差值。
过冷度和过热度分别衡量了未饱和水和过热蒸汽远离饱和温度的状
态，差值越大，越远离。
定压下水蒸气的生产过程
2. 水蒸气的p-v图和T-s图
水蒸气定压生产过程
定压下水蒸气的生产过程
1. 水蒸气的定压生产过程
干度：1kg湿蒸汽中所含水蒸气的质量称为湿蒸汽的干度，用x表
示。

x=
+
mvap—湿空气中饱和蒸汽的质量，kg；
mwat—湿空气中饱和蒸汽的质量，kg；
显然，x=0~1，对于饱和水，x=0；对于饱和蒸汽，x=1.
定压下水蒸气的生产过程
2. 水蒸气的p-v图和T-s图
定压下水蒸气的生产过程
2. 水蒸气的p-v图和T-s图
序号
类型
特
1
一点
临界点
2
两线
饱和水线AC、饱和蒸汽线BC
三区
未饱和水区、湿饱和蒸汽区、
过热蒸汽区
3
4
征
未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、
五种状态
干饱和蒸汽、过热蒸汽
定压下水蒸气的生产过程
定压下水蒸气的生产过程
1. 水蒸气的定压生产过程
工程中所用的水蒸气是在锅炉中定压加热产生的。定压下生产水
蒸气大致可分为三个阶段，五种状态。
三
个
阶
段
预热阶段：未饱和水→饱和水；
五
种
汽化阶段：饱和水→湿蒸汽→饱和蒸汽；状
态
过热阶段：饱和蒸汽→过热蒸汽
定压下水蒸气的生产过程

水蒸气性质

西安交通大学热流中心
热工基础与应用
第三章
3、过热阶段 t
t 过热蒸汽（气）： t s 的蒸汽（气）
过热度：D t ts
过热蒸气 p
西安交通大学热流中心
热工基础与应用
第三章
（二）改变压力后的过程（ p2 1.0MPa , t02 0.01C ）
相同点：依然经历三个阶段不同点：t s ↑ 与压力一一对应ts ts ( ps ) , ps ps ( ts )
所以
D t1 ts1 500 303 . 39 196 . 6C
(2)由 p1 9.0MPa, t1 500 ‴，查得(过热蒸气表或h-s图)
h1 3386 kJ/kg, s1 6.66kJ/(kg K)
蒸汽轮机是绝热过程，若可逆则是定熵过程：
2
2
s2 s1 6.66kJ/(kg K)
西安交通大学热流中心
热工基础与应用
第三章
2、汽化阶段 t t s 保持不变
湿饱和蒸气
干饱和蒸气
p
p
饱和蒸汽（气）：t t s 的蒸汽（气）
湿（饱和）蒸汽（气）：饱和蒸汽与饱和水（液）两相共存的状态。
饱和蒸汽（气）的状态参数（除温度、压力外）加上 h 标 “ ″"，如：, s,v 汽化（潜）热：r h h Ts ( s s )
T
C
1
p2
2
s
西安交通大学热流中心
三、蒸气的热力过程
步骤： 1、由已知初态的两个独立参数，在蒸气热力性质图表上查算出其余各初态参数之值。 2、根据过程特征和终态的一已知参数，由蒸气热力性质图表查取终态状态参数值。 3、由查算得到的初、终态参数，应用热力学第一、 q 第二定律的基本方程计算出：、w(wt )、h、u、sg

水蒸气

w12 p1 (v2 v1 )
p1 2 t2
x=1
1
x1
s
三、定温过程 T1=T2,于是可得： q12 T1 (s2 s1 )
w12 q12 u1,2 T1 (s2 s1 ) [(h2 h1 ) ( p2v2 p1v1 )]
四、定熵过程 s1=s2,于是可得： q12 0
容器中装有1kg水 p 1atm ta 0C va 0.001 m3 kg
0℃
t=ts
t>ts
t=ts
t=ts
ts 100 C
va 0.001
v 0.001043
a
b
p
a bc d e
v'vx v"
c
T
a
v 1.6949
d
v v ''
e
e bc d
v
s
p
五个状态 T
主题2:水蒸气h-s图
定温线—饱和区内与定压线重合；在过热区与定压线自上界线处分开后逐渐趋于平坦。即 p↓→蒸汽性质趋近理想气体。
定容线—走向与定压线相同，但比定压线稍陡(图中虚线)。
定干度线—一组干度等于常数的曲线。 x<0.5的区域图线过密，工程中也不经常使用这部
分数据，所以通常所用的h-s图线中不包括这一区域。
e
a bc d e
Ts b c d
a
v
va v' vx v" v
s0 s' sx s" s
s
未饱和水（过冷水）：a～b，t<ts 过冷度t=ts-t。p、T
是独立的状态参数。
饱和水：b， t =ts ，p、T 不是独立的状态参数。

4、水蒸汽的热力过程解析

dsiso 0 理想气体特有的性质和表达式不能用 pv RgT cp cv Rg k cp Rg k 1 u f (T ) T2 p2 s cp ln Rg ln 1 T1 p1 cv Rg h f (T ) k 1
w pdv 准静态 wt vdp 可逆 q Tds
T h
2
3 1 h2 4 h1
2
3 1
4Hale Waihona Puke h1 = 129.3 kJ/kg s
h2 = 3330.7 kJ/kg s
定压过程
w pdv＝p(v2 v1 )
q p u2 u1 p(v2 v1 ) h2 h1
水蒸气的定熵过程
汽轮机、水泵
p p1 p2 1
可逆绝热过程
p2 0.7MPa t2 230 C h2 2910kJ/kg v2 0.320m3 /kg s2 7.01kJ/(kg K)
求得： V1 m1v1 0.5kg 0.143m3 /kg 0.0715m3
V2 V1 0.0715m3 m2 0.2234kg 3 v2 v2 0.320m /kg
v1 0.48404m3 / kg h1 2980.8kJ/kg s1 7.3091kJ / (kg K)
p2= 0.20MPa，t2= 260℃时
v2 1.22233m3 /kg h2 2990.5kJ/kg s2 7.7457kJ / (kg K)
V1 mv1 0.5kg 0.48404m3 / kg 0.24202m3 V2 mv2 0.5kg 1.22233m3 / kg 0.61116m3 Q mT s 0.5kg 260 273 K 7.7457 7.3091 kJ / (kg K) 116.35kJ W Q U m q u m q h pv 112.73kJ W Q

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处于平衡态单相均匀系= f ( p或T )。v”，u”，h”，s”
p
T
ab
cd e
e
va v’vx v” v
v
Ts
b
cd
a
s0
s’
sx s” s
s
（4）c：湿蒸汽饱和水和饱和蒸汽的混合物 t = ts ， p、T 不是独立的状态参数。处于平衡态双相非均匀系= f ( p或T，x )。
干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
cp cv R
水蒸汽的热力学能、焓和熵通过查图和表求得。
我们学习的目的，是在了解水蒸气发生的物理过程的基础上，应用水和水蒸汽热力性质、图表进行水蒸气性质和热力过程的计算，关于这些图表如何制作的过程及研究方法，我们不去管它，只要会用即可。
第二节水的定压汽化过程和
水蒸气的p-v图及T-s图
五个状态：
v
Ts
b
cd
a
s0
s’
sx s” s
s
（1）a：未饱和水（过冷水），t < ts 过冷度t = ts- t ,
p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p， T )。（2）b：饱和水，t = ts ， p、T 不再是独立的状态参数
处于平衡态单相均匀系= f ( p或 T )。v’，u’，h’，s’ （3）d：干饱和蒸汽，t = ts ， p、T 不再是独立的状态参数
v”，h”，s”
v x hx s x
x 二、未饱和水与过热水蒸气表
t，p v， h， s
u=h-pv
二、未饱和水及过热蒸汽表
饱和水及干饱和蒸汽表
三、计算步骤
1、确定状态 t <ts 未饱和水
已知（p，t）
t >ts 过热蒸汽
ts
v <v’ 未饱和水
已知（p，v） v’<v <v” 湿蒸汽 x Sx，hx
vxxv1xv uxxu 1 xu sxxs1xs hxxh1x
（5）e：过热蒸汽，t > ts , 过热度t = t- ts , p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p , T )。
三个阶段： 1）定压预热阶段a-b：未饱和水变为饱和水。比液体热：
q l 0 tScpd th h o面a 积 sb soa
当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡，宏观上气、液两相保持一定的相对数量—饱和状态。
相应的温度和压力称为饱和温度（ts）和饱和压力(PS)，
两者一一对应。 ts =f(Ps)，只有
一个独立变量。
饱和蒸汽饱和水
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和温度Ts 饱和压力ps
一一对应
Ts
ps=1.01325bar 青藏 ps=0.6bar 高压锅 ps=1.6bar
水蒸气的状态方程，比热关系式及u、h、
s 的分析式可以从实验和理论结合的方法得到，一些经验的公式相当复杂，用于一般工程计算不方便，为了计算方便将水蒸气性质的复杂公式，用计算机计算出水蒸气的热力性质，经实验验证后，编成图、表直接查用，简单、方便、精确。
实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数，且与体积有关，所以比热容也是温度和体积的函数。
汽化和液化
蒸发汽化
沸腾
汽化和液化 (vaporization and liquefaction)
❖ 汽化：由液态到气态的过程。
蒸发：在液体表面进行的汽化过程。沸腾：在液体表面及内部进行的强烈汽化过程。
❖ 液化：由气相到液相的过程。
一、饱和温度和饱和压力
饱和状态(Saturated state)
2）定压汽化阶段b-c-d：饱和水变为干饱和蒸汽，既是定压又是定温的相变加热过程。比汽化潜热：
r h " h ' 面 b积 sd sb
3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽变成过热蒸汽，比过热热：
p
qsu p ttScpd thh面d积 s eds
T
ab
cd e
e
va v’vx v” v
v
Ts
b
cd
v’,v”
v >v” 过热蒸汽
2、根据状态查相应的图或表，湿蒸汽查饱和水与饱和蒸汽表，再利用干度公式求出。
3、热力学能利用公式u=h-pv求得。
例6-2: P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，确定状态，
并求出温度、比焓、比热力学能和比熵。（P77)
解据：P=0.5Mpa，查饱和水与饱和蒸汽表 ts=151.85C，v’=0.0010928m3/kg， v”湿=蒸0汽.37481从 mv3 /x kg''v (1x)v' xv v'0 .96
v'' v'
查表得：h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kg s’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)
h x x " ( 1 h x ) h ' 0 . 9 2 6 . 5 7 ( 1 0 . 9 4 ) 6 6 . 8 1 2 4. 7 6 0 k / k 8 J 6 g 3
ps
ts=100 ℃ ts=85.95 ℃ ts=113.32 ℃
二、水的定压汽化过程
容器中装有1kg水， p0.1MPa ta 0C va0.00m 13 kg
>100℃
0℃
100℃
100℃
100℃
va
v
p
a bc d e
vx
v
v
T e
bc d a
v
s
p
T
ab
cd e
e
va v’ vx v” v
水的定压汽化过程与水蒸气的热力过程
路漫漫其悠远
少壮不努力，老大徒悲伤
从工程中使用的参数范围来看，水蒸气
离液态水不远，工作过程有集态变化。且水蒸气分子间不仅存在作用力，分子占有容积，而且水蒸汽是由一个分子、二个、三个、四个分子机械结合成复合体的混合物，而且随着参数的变化，结合与分裂现象不断发生，因此水蒸气的性质不同于一般的气体，更不同于理想气体。
4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。
第三节水蒸气表
饱和水与饱和水蒸气表、未饱和水与过热蒸汽表
一、饱和水与饱和水蒸气表
1. 按温度排列，附表2
tps, v’，h’，s’， v”，h”，s”
2. 按压力排列，附表3
pts, v’，h’，s’， v”，h”，s” 湿蒸汽： v’，h’，s’
a
s0
s’
sx s” s
sHale Waihona Puke 三、水蒸气的p-v图和T-s图
p
未
C
饱
和
水区x=0
过热蒸汽区
x=1
湿蒸汽区
0 v
1、一点二线三区五态。
T
C
未
饱
和
水
区
过热蒸汽区
湿蒸汽区
x=0
x=1
0
s
2、当压力升高时，饱和温度随之升高，汽化过程缩短，比汽化潜热减少，预热过程变长，比液体热增加。
3、饱和水的比体积随压力的升高略有增加，而饱和蒸汽的比体积则随压力的升高明显的减小。

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