水蒸气的定压产生过程

工程热力学一、基本概念（一）工质及其状态参数1、工质：实现热能与机械能相互转换的工作介质（如：水蒸汽）。

工质的状态：工质在某一瞬间宏观的物理特性。

2、工质的状态参数：描述工质状态的物理量。

常见的状态参数：温度T、压力P、比容c、内能U、焓H、熵S（1）压力：单位面积上所受的垂直作用力，p=F/A，符号为p，单位是帕斯卡，表示为“Pa”，1Pa=1N/m2，工程上常用MPa，1Mpa=10Pa，此外，还有at、atm，mmHg等。

压力的测量：压力表数据与工质实际压力的关系：（我们用p表示绝对压力，p b表示大气压力，p g表示压力表读数）绝对压力：容器内工质的的实际压力，用符号p表示；表压力：工质的绝对压力与大气压力的差值，用p g表示。

p=p b时，p g=0 p＞p b时，p=p b+p g p＜p b时，压力表（真空表）上读数称为负压或真空，p v表示，p=p b-p v电厂中有时用真空度表示真空值的大小，称为真空度。

（2）内能：内部所具有的各种微观能总和，用符号“U”表示，单位为J或kJ，U=f （T，v）主要包括：分子内动能：主要由分子不规则热运动引起，是温度的函数；分子内位能：分子间存在着作用力，与分子之间距离有关，是比容的函数。

由于内能取决于工质的温度与比容，因此，内能是状态参数（3）焓：焓为内能与流动功的总和，用H或h表示，单位为J或kJ，h=u+pv；焓是状态参数；（4）熵：ds=dq/T，单位：J/（kg.k）或kJ/(kg.k)，熵为状态参数，热力学中常用ds的正负来判断热量的大小、方向：ds＞0，q＞0，吸热；ds＜0，q＜0，放热；ds=0，q=0绝热。

3、膨胀功及p-v图4、热量及T-S图（二）热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热；当一定量的热消失，必产生与之数量相当的功，消耗一定量的功，必产生相当数量的热。

热力学第一定律解析式及应用q=Δu+w（1kg工质）q：系统吸收或放出的热量。

掌握水蒸气定压发生过程及p-v图和T-s图。

一、水蒸气的定压发生过程水蒸气的定压形成过程经历了未饱和水预热、饱和水汽化和水蒸气过热三个阶段（即定压加热过程），并经历了未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽等五种状态，如图7-7所示。

图7-7 水蒸气的定压发生过程注意：状态参数的变化l 压力：由于是定压过程，所以压力不变；l 温度：水预热及水蒸气过热过程中温度增加，但在饱和水汽化过程中，经饱和湿蒸汽直至完全成为干饱和蒸汽，所处状态均为饱和状态，因压力不变，所以温度也不变；l 比容、焓、熵：均增加。

注意：由于理想气体很难（或不可能）发生凝结现象，所以永远处于过热状态，因此其定压加热过程中，温度、比容、焓、熵均是增加的增加。

这时理想气体与实际气体区别的具体体现！二、水蒸汽的p-v图和T-s图1.一点、两线、三区、五态如图7-8所示。

图7-8 水蒸汽的p-v图和T-s图l 一点：临界状态（C点）l 两线：饱和液体线、干饱和蒸汽线l 三区：未饱和液体区、饱和湿蒸汽区、过热蒸汽区，如图7-9中I、II、III所示。

其中饱和液体线、干饱和蒸汽线和三相点定压线围成了饱和湿蒸汽区；饱和液体线、三相点定压线和临界点定温线围成了未饱和液体区；干饱和蒸汽线、临界点定温线靠右区域为过热蒸汽区。

需要注意的是：其他区域（蓝色）为气液不分的区域，即流体区域。

l 五态：未饱和液体、饱和液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽图7-9水蒸汽的p-v图和T-s图的“三区”2.饱和水线与饱和蒸汽线l 饱和水线随着压力或温度的升高，比容增大。

l 干饱和蒸汽线随着压力或温度的升高，比容减小。

解释：压力的升高，应使工质比容减小（即密度增大），而温度升高，则会使比容增大。

在压力和温度同时增加时，比容的变化则取决于这两种作用程度谁大谁小。

一般工质所处状态的可压缩性小（如饱和水）则比容增加（温度升高的影响高于压力升高的影响）；而可压缩性大（如干饱和蒸汽）则比容减小（压力升高的影响高于温度升高的影响）3.汽化过程与汽化潜热l 水蒸气定压发生过程各阶段的加热量见图7-10。

热工基础试题及参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、热力学第二定律描述的是能量转化遵守的 ( )A、以上都不对B、数量与质量规律C、数量规律D、能质规律正确答案：D2、不是状态参数的是 ( )A、焓B、比功C、比内能D、熵正确答案：B3、空气在压缩过程中消耗外界的功90kJ，内能增加40kJ，空气向外界放热( )A、40kJB、90kJC、50kJD、130kJ正确答案：C4、K是(____)的单位。

A、体积B、压力C、温度D、焓正确答案：C5、水蒸气的定压产生过程中处于水汽大量平衡共存的是 (____)。

A、饱和水B、过冷水C、干饱和蒸汽D、湿饱和蒸汽正确答案：D6、蒸汽在喷管内流动时，在流动方向上蒸汽的体积越来越(____)。

A、稳定B、不稳定C、小D、大正确答案：D7、动能与势能的能量质量关系是(____)。

A、不确定B、动能高C、动能低D、相同品质正确答案：D8、能量质量最高的能量是 (____)。

A、火无B、热能C、功D、热正确答案：C9、卡诺循环热效率，与(____)有关。

A、工质B、过程性质C、过程快慢D、高温热源温度正确答案：D10、热力系与外界交换的能量有（）A、热能B、功C、热和功D、热正确答案：C11、热量的单位是（）A、JB、qC、jD、j/kg正确答案：A12、在水蒸气的焓熵图上，越往上越陡的线是(____)。

A、等压线B、等温线C、等干度线D、等熵线正确答案：A13、在相同的恒温热源间工作的其他可逆循环的热效率（）卡诺循环的热效率A、大于B、小于C、小于或等于D、等于正确答案：D14、比热量的单位是（）A、J/kgB、kg/JC、kgD、J正确答案：A15、温度越高，则包含的热量就越（）A、多B、前三说法都不对C、相同D、少正确答案：B16、s是(____)的符号。

A、比熵B、比热量C、比焓D、比功正确答案：A17、在朗肯循环中，等压吸热过程的下一过程是在(____)中完成的A、给水泵B、锅炉C、凝汽器D、汽轮机正确答案：D18、与外界不发生热交换的热力系称为(____)。