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知识点：水蒸汽的基本热力过程(综合训练)

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水蒸汽的hs图与基本热力过程

水蒸汽的hs图与基本热力过程

由于计算技术的发展，为适应计算机的使用，在第六届国际水和水蒸气会议上成立了国际公式化委员会(简称IFC)，该委员会先后发表了“工业用1967年IFC公式”和“科学用1968年IFC公式”。现在各国使用的水和水蒸气图表就是根据这些公式计算而编制的。工程上目前还广泛使用图表，因此本节介绍图表的构成及使用。
课目
水蒸汽的h－s图与基本热力过程
讲次
10
学时
2
教学方式
讲授
地点
教学目的
掌握水蒸汽的基本热力过程
教学重点
教学难点
水蒸汽的基本热力过程
教学方法与手段
课堂讲授
多媒体教学
教学保障要求
多媒体教学设备一套
教学过程设计
时间分配：
复习巩固3min
导入新课2min
讲授新课90min
水蒸汽的h－s图35min
水蒸汽的基本热力过程55min
内容总结5min
教学过程设计
课后练习或辅导安排
阅读参考资料
课后小结与教学反馈
讲稿
课目
水蒸气的h－s图与基本热力过程
讲次
10
讲 稿 正 文
批注
水蒸气的表和图
一、水蒸气表
水蒸气的参数均系用实验和分析方法求得，一般列成数据表以供工程计算用。由于各国在进行实验建立水蒸气状态方程式时所采用的理论与方法不同，测试技术有差异，其结果也不免有异。为此，通过国际会议的研究和协商制定了水蒸气热力性质的国际骨架表。1963年召开的第六届国际水和水蒸气性质会议规定水的三相点的液相水的热力学能和嫡值为零，并且以此为起点编制的骨架表的参数已达100 MPa和800℃。1985年第十届国际水蒸气性质大会公布了新的骨架表，规定了新的更严格的允差。此项研究还在继续进行，参数范围还在不断扩大。
热工基础——水蒸气的热力性质和过程

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”
水蒸气(热力学)

水蒸气(热力学)


工程上将水基准点的 焓视为零已足够精确
水蒸气的表和图
按温度排列（附表5） 饱和水与饱和蒸汽表 按压力排列（附表6）
参数右上角加“”表示饱和液 体参数，加“”表示饱和蒸汽 参数
未饱和水与过热蒸汽表（附表7）
湿蒸汽参数的确定:
注意粗黑线
p p s ， t ts
vx (1 x)v xv v x(v v)

（3）查附表5，当p0.8MPa时， v0.0011148m3/kg，v0.24037m3/kg； h721.2kJ/kg，h2768.86kJ/kg； s2.0464kJ/（kgK），s6.6625kJ/（kgK） 因为v0.22m3/kg，介于饱和水与干饱和水蒸气之间， 即 v＜v＜v， 故第三种情况为湿蒸汽状态。
工程上常用蒸汽为 图中方框部分(附图 1)
• h-s图上的一条线表示一个
确定的热力过程，查取初、 终态的参数值，就可对该过
湿蒸汽区的定压 线就是定温线
程进行热工计算。


水蒸气表的应用举例 (一)查数据 2. 举例——线性内插法 （1）如查107.5℃时饱和水的蒸汽压ps=？ t1=100℃ t=107.5℃ t2=110℃ p1s=1.01325105 p s=？ p2s=1.4326105
3. 了解水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查出水蒸气 状态参数。
4. 掌握水蒸气基本热力过程的特点和热量、功量、热力学能的计 算。
气体 气态工质
远离液态，一般可作为理想气体处 理，如空气、燃气。 刚脱离或接近液态，一般不能作为 理想气体处理，如水蒸气、制冷剂 蒸气等 。
蒸汽
水蒸气具有良好的热力性质，来源丰富，易于 获得，比热容大，传热性能好，且无毒无味、无污 染，在热力工程中的使用极为广泛。
知识点：水蒸汽的基本热力过程(综合训练).

知识点：水蒸汽的基本热力过程(综合训练).


知识点：水蒸汽的基本热力过程
h1=3050.4kJ/kg，v1=0.25793m3/kg，s1=7.1216kJ/kg.K
又有
u1=h1-p1v1=3050.4-1.0×103×0.25793=2792.5kJ/kg 2)终状态参数 根据p2=0.1MPa、s1=s2=7.12kJ/kg.K查按压力排列的饱和 水和干饱和蒸汽表，得 h″=2675.14kJ/kg,h′=417.52kJ/kg,v″=1.6943m3/kg v′=0.0010432m3/kg,，s″=7.3589kJ/kg.K，s′=1.3028 kJ/kg.K，t2=99.634℃ 因为，s″＞s2 ＞s′=所以状态2是湿蒸汽。先求x2，由
1
t1 =300℃
1
p2
Pa M .0 1 =
x=1
2
图2
s
知识点：水蒸汽的基本热力过程
根据p2=0.1MPa，且过程1-2是可逆绝热膨胀过程，故有 s1=s2=7.12kJ/kg.K，从点1作垂线交p2=0.1MPa的定压线于点 2，即为终态点，参数为 h2=2592kJ/kg，v2=1.62m3/kg，x2=0.97，t2≈100℃ 又有 u2=h2-p2v2=2592-0.1×103×1.62=2430kJ/kg 3)膨胀功和技术功 膨胀功 w=u1-u2=2792-2430=362kJ/kg 技术功 wt=h1-h2=3052-2592=460kJ/kg （2）用水蒸气表计算 1) 初状态参数 根据p1=1.0MPa、t1=300℃查未饱和水域过热蒸汽表，得
解：（1）用h-s图计算（如图2所示）
知识点：水蒸汽的基本热力过程
1) 初状态参数 h 根据p1=1.0MPa、t1=300℃从 h-s上找出p1=1.0MPa的定压线和 t1=300℃的等温线，两线的交点 即为初始状态点1，查得： h1=3052kJ/kg v1=0.26m3/kg s1=7.12kJ/kg.K 又有 u1=h1-p1v1 =3052-1.0×103×0.26 =2792kJ/kg 2)终状态参数
第七讲 水蒸气的热力性质和热力过程

第七讲 水蒸气的热力性质和热力过程


定压线簇向右上方呈发散状。
二、定温线 在湿蒸汽区定压线即定温线；在过热蒸汽区， 定温线为向右上凸的曲线。 三、定干度线 湿蒸汽区不同定压线上干度相同的状态点 的连线
例6-4：如图6-6所示，在湿蒸汽区任一定压 线段BD内取一点M，则该点的干度 x BM BD 试证明之。
hx h ' GN BM x " ' GD BD h h
t s f p
沸腾的条件：水温达到给定压力下的饱和温度。
二、水的定压汽化过程
1 kg 水，压力 0.1MPa ，初始温度 t a 比体积为 va 0.001m3 kg ，
00 C
，这时水的
水在定压加热的时候，比体积略有增加，表 现为点 a 自左向右移动；水温不断上升，焓 和熵增加。
t t t s
qsup c p dt h h " 面积 dess " d
t
s"
ts
1kg 干度： 湿蒸汽中含饱和蒸汽 xkg 。
vx xv" (1 x)v '
u x xu" (1 x)u '
hx xh" (1 x)h '
s x xs (1 x)s
第一节 概述
一、水蒸气不适于理想气体状态方程 水蒸气离液态不远，而且伴随物质聚态的变化 实际气体的热力学能不仅是温度的函数，还 是比体积的函数。
实际气体的状态方程：
a p 2 v b RT v
实际气体的比热容：
u v cV (T , v) T V
单位质量技术功：
wt ,s h1 h2
例6-5：有一刚性封闭容器，装有 p1 0.2MPa 、 x1 0.0004428 的湿蒸汽，对其加热至 p2 10MPa 试确定加热终点的状态，求出单位质量的加热量。 解：查附表3得， p1 0.2MPa 时的参数为
工程热力学课件4气体和蒸汽的基本的热力过程

工程热力学课件4气体和蒸汽的基本的热力过程


4.计算气体与外界的热交换量
q u w 80.34 300 219.66kJ kg
第三节 水蒸气的基本热力过程
目的：1）初、终状态参数； 2）过程功、热量以及焓、熵的变化量。 h u pv q h wt q u w
w pdv
1 2
wt vd p
q u pdv
1 2
qv u，其中dv 0
三、 定压过程
1．过程方程
p 常数
2．初、终状态参数关系 pv RgT
p1 p 2
v2 T2 v1 T1
3．p-v图及T-s图
p
T 2
曲线斜率
T T ( )p s Cp
2‘
1
2 1
c p cv

v
2‘
T T cv c p
1 6 5 4
1
2 2 v s
3
在P-v图上，绝热线比定温线陡。
4．能量转换 1）过程功
dv dv p1v1 1 1 ws pdv pv p1v1 ( 1 1 ) v v 1 v1 v2 1 1 1
2 2 2
Rg RgT1 1 T2 ( p1v1 p2v2 ) (T1 T2 ) (1 ) 1 1 1 T1
一、研究热力过程的目的和方法
方法：讨论理想气体的可逆过程
1. 过程方程 p f (v) ,一般写成
pvn Const 的形式。
2.利用状态方程和过程方程推出初、终状态参数之间的关系式。 3. 在p-v 图和T-s 图上表示出该过程曲线。 4. 该过程热力学能、焓、熵的变化以及功和热量。
u cv (t2 t1 ) h c p (t2 t1 )
动力工程—11水蒸汽及其热力过程1201

动力工程—11水蒸汽及其热力过程1201

水蒸气及其热力过程Ø水蒸气的生成Ø水蒸气热力性质Ø水蒸气的热力过程p水蒸气的生成过程Ø汽化：物质从液态转变为气态（蒸汽）的过程ü蒸 发ü沸 腾•任何温度下均可发生•温度高于沸点Ø 液化（凝结）：蒸汽转变成液态的过程Ø 饱和状态：饱和温度愈高，饱和压力也愈高。

ü 饱和温度：sT ü 饱和压力：sp 液相和气相处于动态平衡对液态水减压，也可使水达到饱和状态Ø水蒸气的等压生成过程预热阶段汽化阶段过热阶段未饱和水饱和水湿蒸汽干饱和蒸汽 过热蒸汽ü干度xü过冷度ü过热度ü汽化潜热Ø未饱和水状态 aØ饱和水状态 b Ø湿蒸汽状态 cØ干饱和蒸气状态 dØ过热蒸汽状态e液体热汽化潜热过热热q h h ''=-Ø液体热Ø 汽化潜热h h γ'''=-q h h '=-Ø过热热h ''干饱和蒸汽的焓d h '饱和水的焓b '''''m x m m =+Ø 干度饱和水质量'm ''m 干饱和蒸汽质量Ø水蒸气状态参数图T sØ临界压力Ø临界温度Ø临界比体积22.064MPacp=373.99Cct=︒30.003106kg m cυ=Ø水的临界点参数：Ø超超临界机组Ø超临界机组Ø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）。

Ø水蒸气相变过程在图上所表示的规律Ø一点（临界点C ）Ø两线（饱和水线和干饱和蒸汽线）Ø三区（未饱和水区、湿蒸汽区、过热蒸汽区）p水蒸气热力性质表和图Ø饱和水及干饱和蒸汽表Ø按温度排列Ø按压力排列Ø未饱和水及过热蒸汽表压力饱和温度比体积焓汽化潜热熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽p t s v'v''h'h''s's'' MPa℃m3/kg m3/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/(kg‧K)kJ/(kg‧K) 0.001 6.94910.0010001129.18529.212513.292484.10.10568.9735 0.00324.11420.001002845.666101.072544.682443.60.35468.5758 0.00428.95330.001004134.796121.302553.462432.20.42218.4725 0.00532.87930.001005328.191137.722560.552422.80.47618.3830 0.0145.79880.001010314.673191.762583.722392.00.64908.1481温度饱和压力比体积焓汽化潜热熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽t p s v'v''h'h''s's''℃MPa m3/kg m3/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/(kg‧K)kJ/(kg‧K)00.00061120.00100022206.154－0.052500.512500.6－0.00029.1544 0.010.00061170.00100018206.0120.002500.532500.50.00009.1541 50.00087250.00100008147.04821.022509.712488.70.07639.0236 150.00170530.0010009477.91062.962528.072465.10.22488.7794t(℃)p(×105Pa)02040601401601802003004005006001v0.00100020.00100180.00100780.0010171 1.8889 1.9838 2.0783 2.1723 2.6388 3.1027 3.5656 4.0279 h0.0583.96167.59251.222756.22795.82835.32874.83073.83277.33486.53702.7 s－0.00020.29630.57230.83127.56547.65907.74827.83348.21488.54228.83179.09465v0.0010.00100160.00100770.00101690.00107960.383580.404500.424870.522550.617290.710940.80408 h0.4684.33167.94251.56589.302767.22811.72854.93063.63271.13482.23699.6 s－0.00010.29620.57210.8310 1.7392 6.8647 6.96517.05857.45887.79248.08488.349110v0.00099970.00100140.00100740.00101670.00107930.00110170.194430.205900.257930.306580.354100.40109 h0.9784.80168.38251.98589.62675.842777.92827.33050.43263.13476.83695.7 s－0.00010.29610.57190.8307 1.7386 1.9424 6.5864 6.69317.12167.46387.75978.0259未饱和水与过热蒸汽简表单位：v(m3/kg)；h(kJ/kg)；s[kJ/(kg•K)] （粗线左下侧为未饱和水，右上侧为过热蒸汽）过热蒸汽区未饱和水区Ø湿饱和蒸汽参数计算公式：(1)''''(''')x x x x νννννν=-+=+-(1)''''(h ''')x h x h xh h x h =-+=+-(1)''''(s ''')x s x s xs s x s =-+=+-：表示饱和水状态'''：表示干饱和蒸汽状态Ø水蒸气的焓-熵图Ø等干度线Ø等温线Ø等容线Ø等压线Ø定压过程（换热器）21q h h =-12p p =0t w =tq h w =∆+p 水蒸气的基本热力过程Ø绝热过程（汽轮机）12t w h h =-0q =tq h w =∆+tw总 结Ø水蒸气的生成过程Ø水蒸气性能参数Ø水蒸气的热力过程下节课：朗肯循环。

第6章 水蒸气的基本热力过程

第6章 水蒸气的基本热力过程


四、绝热过程
可逆绝热过程
w u q0 u h2 h1 ( p2v2 p1v1 ) wt h
5
不可逆绝热过程
6
§6-3 蒸气的图表
水蒸气表
1.按温度排列的饱和水与饱和蒸汽表 以饱和温度为独立变量 参数范围为三相点至临界点 2.按压力排列的饱和水与饱和蒸汽表 以饱和压力为独立变量 3.按压力和温度排列的未饱和水与过热蒸汽表 以压力和温度作为独立变量，Ｖ、h、s为其函数 可查得未饱和水数据与过热蒸汽数据
1
水蒸气焓熵图
四、定容过程
w pdv 0 q u u h2 h1 v( p2 p1 ) wt vdp v( p1 p2 )
4
三、定温过程
q T ( s2 s1 ) u h2 h1 ( p2v2 p1v1 ) w q u wt q h
二、分析蒸汽热力过程的步骤
(1) 用蒸汽图表由初态两个已知参数求得其它状态参数
(2) 根据热力过程性质，加上终态参数确定过程进行的方向和终态 (3) 根据初、终状态参数，应用热力学第一、第二定律计 h h2 h1 u h2 h1 p(v2 v1 ) w q uw p(v2 v1 ) wt vdp 0
下界：饱和水状态曲线 上界：饱和蒸汽状态曲线 定干度线：干度等于常数的线 所有定干度线汇合于临界点 包括x=0的饱和液体线和x=1 的饱和蒸汽线。
饱和蒸汽区域汽化过程：温度、压力保持不变，则湿蒸汽区域过同一点定
压线与定温线重合且斜率保持不变为湿蒸汽热力学温度 过热蒸汽区域，定压线较陡，随着温度升高压力降低，蒸汽接近理想气体
特性，定温线趋于水平直线
2
工程热力学复习参考题-水蒸气

工程热力学复习参考题-水蒸气

水蒸汽及其热力过程一、选择题1. 饱和水随其压力的增高，CD A ．比容减小 B ．比熵变小C ．温度升高D ．比焓增大2. 已知湿蒸汽的参数x ，h ’，h ”，则可求出其比焓h ＝DA ．xh ’’B ．(1-x)h ’C ．0.5(h ’’-h ’)xD ．xh ’’+(1-x)h ’3. 已知湿蒸汽的参数s, s ’,s ’’，则可求出其干度x ＝ DA ．'''ssB ． s'sC ．s'''s s -D ．''''s s s s --4. h －s 图上等压线的斜率p s ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂h = AA ．TB ．T/c pC ．T/c vD ．T/k5. 水蒸汽等压过程的热量q ＝CA ．h 1-h 2B ．u 1-u 2C ．h 2-h 1D ．u 2-u 16. 水蒸汽等温过程中CA ．q=wB ．q=w tC ．q=T(s 2-s 1)D ．q= T(s 1-s 2)7. 水蒸汽等温过程中的膨胀功w ＝DA ．- p(v 1-v 2)B ．v(p 2-p 1)C ．h 1-h 2D ．T(s 2-s 1)－（u 2-u 1）8. 水蒸汽等温过程中的技术功w t ＝DA ．- p(v 1-v 2)B ．v(p 2-p 1)C ．h 1-h 2D ．T(s 2-s 1)－（h 2-h 1）9. 水蒸汽绝热过程中的膨胀功w ＝CA ．h 1-h 2B ．h 2- h 1C ．u 1- u 2D ．u 2-u 110. 水蒸汽绝热过程中的技术功w t＝AA．h1-h2B．h2- h1C．u1- u2D．u2-u111. 湿蒸汽定温膨胀到干饱和蒸汽的过程中A CA．熵是增大的B．压力是降低的C．压力是不变的D．熵是降低的12. 对湿蒸汽定压加热，其BCDA．温度会上升B．比体积会增加C．干度会增加D．比熵会增加13. 确定湿蒸汽的状态，可根据BCDA．温度、压力B．压力、比焓C．温度、干度D．温度、比熵14. 在h－s图的湿蒸汽区中，等温线ABCA．为一直线B．斜率等于TC．即等压线D．即等焓线15. 在h－s图的水蒸汽的等压线ABCA．在湿蒸汽区为直线B．在过热蒸汽区为曲线C．在湿蒸汽区与等温线重合D．在过热蒸汽区与等体线重合二、填空题1. 在压力低于临界压力的范围内，压力越高，干饱和蒸汽与饱和水比容差值越小。

4、水蒸汽的热力过程

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。
10水蒸汽的h-s图与基本热力过程

10水蒸汽的h-s图与基本热力过程

工程计算用的详图中定容线用红线标出，以便识别。利用这种图能求得全部参数，比较方便，但缺点是不易读出精确数值。在要求高度精确的计算中，以查表为宜。图的优点是方便，表的优点是精确。对于水和x值较小的湿蒸汽，工程上用途较小，图中不载，需要时可查表。
近年来以烩为纵坐标、蝴为横坐标的蝴烩图逐渐获得广泛应用。需要指出的是，绘制蝴烩图时环境压力po和环境温度勿是取定的，当实际环境状态不同时需要修正。
定容过程(v=定值)
定压过程(p=定值)
定温过程(T=定值)
定熵过程(s=定值)
上列过程中以定压过程和绝热过程最为重要，因为水在锅炉中的加热、汽化和过热，乏汽在冷凝器中的凝结，给水在回热器中的预热，以及回热用抽汽在回热器中的冷却和凝结都是定压过程;蒸汽在汽轮机中的膨胀作功是绝热过程。这些过程在h－S图上求解更为方便。
水蒸气表分“饱和水和干饱和蒸汽表”、“未饱和水和过热蒸汽表”两种。前者又分两种:一种按温度排列，依次列出各个不同温度下的 ,另一种以压力p为独立变数，依次列出不同压力下的
u则需依 计算而得。湿蒸汽的各个参数可根据x依式(6-4)一(6-6)算出。“未饱和水和过热蒸汽表”以压力和温度为独立变数，列出未饱和水和过热蒸汽的 u亦依 计算而得。
h-S图的示意图如图，图中粗线为界限曲线，其上为过热蒸汽区，其下为湿蒸汽区。在湿区有定压线和定干度线，在过热区有定压线和定温线。定压线在湿区为倾斜直线，因斜率
湿区定压即定温，T不变，故斜率不变而为直线。进入过热区后，定压加热时温度将要升高，故其斜率亦逐渐增加。
在交界处平滑过渡，此处曲线与直线的斜率相等，直线恰为曲线之切线。定温线在接近饱和区处向右上倾斜，表明在定温下压力降低时h将增加，这说明蒸汽的h不仅是T的函数，而且与p或v有关;当向右远离饱和区后，即过热度增加时逐渐平坦(上斜减少)，最后接近水平线。这说明过热度高时，水蒸气的性质趋近于理想气体，它的烩值决定于T，而与p的关系减小。

热工基础与应用课件(水蒸气的热力性质和热力过程)

3、过热阶段d-e：ts干饱和水蒸汽→ t过热水蒸汽。 t↑，v↑。
1、预热阶段
未饱和水（过冷水）
饱和水
过冷度
Δ t=t-ts
p 定值 t0 t s t0 v 0 v v0 s0 h0
p 定值 ts v s h
注意比较v0和 v′的大小！
s0 s h0 h
这个阶段所需的热量称为液体热 ql
水蒸气的热力性质和热力过程
水蒸气是实际气体的代表
18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质 目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质
范德瓦尔方程
a ( p 2 )( v b) RT v
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。
c p cv R
参数右上角加“”表示饱和液 体参数，加“”表示饱和蒸汽 参数
注意事项：
1、热力学能在工程中应用较少，其值在各表中一般 不列出，如果需要，可用下式计算：
u h pv
2、表中未列出的中间温度和压力下的数值，通过线性 内插法确定。
内插法介绍
已知 x1, y1, x2 , y2 , xa 求
ql h h0
'
2、汽化阶段
饱和水 p 定值 ts v s h
湿（饱和）蒸汽
p 定值 t ts v v x v s s x s h hx h
干（饱和）蒸汽 p 定值 t ts 注意比较 v v′和v″ s 的大小！ h
这个阶段所需的热量称为过热热: qs=h-h" 过热度：D=t-ts
水蒸汽的定压产生过程参数变化特点
未饱和水 饱和水
湿蒸汽
干蒸汽
过热蒸汽

知识点：水蒸汽的基本热力过程PPT.


知识点：水蒸汽的基本热力过程
膨胀，过热度减小，逐渐变为干饱和蒸汽。若继续膨胀，则 变为湿蒸汽，同时干度会随着减小。 qs 0 热量 ws u 膨胀功 内能变化量 us h2 h1 ( p2v2 p1v1 )
知识点：水蒸汽的基本热力过程
p1 p
h 2
h
t
2
v p2
2
t2 t1
t1
1
x=11x=1ຫໍສະໝຸດ x1x1s
s
图1 水蒸汽的定压过程
图2 水蒸汽的定容过程
知识点：水蒸汽的基本热力过程
p1
p1
h
h 1
p2
t1
p2
2
x=1
t
1
2
x1
2′
t2 x=1
x2
s
s
图1 水蒸汽的等温过程
图2 水蒸汽的绝热过程
知识点：水蒸汽的基本热力过程
qv u 热量 内能变化量 uv h2 h1 v( p2 p1 ) 3.等温过程 等温过程沿1-2进行，在状态点1时，处于湿蒸汽状态， 在等温膨胀过程中，起初沿定压线（即等温线）变为干饱和 蒸汽，并且保持压力不变。之后再膨胀则压力下降，并且变 为过热蒸汽。 wT q u 膨胀功 qT T (s2 s1 ) 热量 内能变化量 uT h2 h1 ( p2v2 p1v1 ) 4.绝热过程 可逆绝热膨胀过程1-2，若蒸汽初态为过热蒸汽经绝热膨
知识点：水蒸汽的基本热力过程
1.定压过程 见图1，定压过程沿1-2进行，蒸汽吸热膨胀且温度升高； 反之沿2-1进行，放热被压缩且温度降低。如果是湿蒸汽定压 吸热膨胀，会使干度提高，最后会变为过热蒸汽；若是过热蒸 汽定压放热，会被压缩向饱和蒸汽变化，最后可变为湿蒸汽。 wp p(v2 v1 ) 膨胀功 q p h h2 h1 热量 u p h2 h1 p v2 v1 内能变化量 2.定容过程 定容过程沿1-2进行，容积不发生变化，吸收的热量全部 转化为内能，压力和温度均升高。 膨胀功 wv 0

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

工程热力学(第五版)第6章.水蒸气练习题

第6章 水 蒸 汽7．1 本章基本要求理解水蒸汽的产生过程，掌握水蒸汽状态参数的计算，学会查水蒸汽图表和正确使用水蒸汽h -s 图。

掌握水蒸汽热力过程、功量、热量和状态参数的计算方法。

自学水蒸汽基本热力过程(§7-4)。

7．2 本章难点1．水蒸汽是实际气体，前面章节中适用于理想气体的计算公式，对于水蒸汽不能适用，水蒸汽状态参数的计算，只能使用水蒸汽图表和水蒸汽h-s 图。

2．理想气体的内能、焓只是温度的函数,而实际气体的内能、焓则和温度及压力都有关。

3．查水蒸汽h -s 图，要注意各热力学状态参数的单位。

7．3 例题例1：容积为0.63m 的密闭容器内盛有压力为3.6bar 的干饱和蒸汽，问蒸汽的质量为多少，若对蒸汽进行冷却，当压力降低到2bar 时，问蒸汽的干度为多少，冷却过程中由蒸汽向外传出的热量为多少解：查以压力为序的饱和蒸汽表得：1p =3.6bar 时，"1v =0.51056kg m /3 "1h =2733.8kJ /kg蒸汽质量 m=V/"1v =1.1752kg查饱和蒸汽表得：2p =2bar 时，'2v =0.0010608kg m /3 "2v =0.88592kg m /3 '2h =504.7kJ /kg''2h =2706.9kJ /kg在冷却过程中，工质的容积、质量不变，故冷却前干饱和蒸汽的比容等于冷却后湿蒸汽的比容即： "1v =2x v或"1v =''22'22)1(v x v x +- 由于"1v ≈''22v x=≈"2"12v v x 0.5763 取蒸汽为闭系，由闭系能量方程 w u q +∆=由于是定容放热过程，故0=w所以 1212u u u q -=∆=而u =h -pv 故)()("11"1222v p h v p h q x x ---= 其中：2x h =''22'22)1(h x h x +-=1773.8kJ /kg则 3.878-=q kJ /kgQ=mq=1.1752⨯(-878.3) =-1032.2kJ例2：1p =50bar C t 01400=的蒸汽进入汽轮机绝热膨胀至2p =0.04bar 。

水蒸汽的热力性质和热力过程

pts, v’，h’，s’， v”，h”，s” 湿蒸汽： v’，h’，s’
v”，h”，s”
vx hx s x
x 二、未饱和水与过热水蒸气表
t，p v， h， s
u=h-pv
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
u1
pv2
v1
u2 p2v2 u1 p1v1 h2 h1
1
x1
s
三、定温过程（T= 常数 )
单位质量热量：qT
2
Tds
1
T
s2
s1
体积功： wT qT (u2 u1) T s2 s1 u2 u1
T s2 s1 h2 p2v2 h1 p1v1
技术功： wt,T qT h2 h1 T s2 s1 (h2 h1 )
干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
vx xv1 xv ux xu1 xu sx xs1 xs hx xh1 x
（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：
第四节 水蒸气的h-s图
h
一、定压线：dqp = dh， dq = T.ds，
h T s p
定压预热阶段：向上凹曲的曲线；
C
X=1 定压汽化阶段：直线；
定压过热阶段：上凹曲的曲线。
二、定温线：在湿蒸汽区定压线
s 就是定温线，因而定温线在湿蒸
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知识点：水蒸汽的基本热力过程
s 2 s 7.1216 1.3028 x2 0.96 s s 7.3589 1.3028
h2 x2 h (1 x2 )h
v2 x2v (1 x2 )v x2v
0.96 1.6943
p= 0. 6M Pa
2 1
知识点：水蒸汽的基本热力过程
热量
q=h2-h1=3060-2850=210kJ/kg 功量
w=p（v2-v1）=0.6×103（0.44-0.35）=54kJ/kg 内能变化量 Δ u=q-w=210-54=156kJ/kg 2.水蒸气从p1=1.0MPa、t1=300℃的初态可逆绝热膨胀到 p2=0.1MPa，求1kg水蒸气所作的膨胀功和技术功。（分别用 图和水蒸气性能表计算） 已知： p1=1.0MPa，t1=300℃，p2=0.1MPa 求：w，wt
解：（1）用h-s图计算（如图2所示）
知识点：水蒸汽的基本热力过程
1) 初状态参数 h 根据p1=1.0MPa、t1=300℃从 h-s上找出p1=1.0MPa的定压线和 t1=300℃的等温线，两线的交点 即为初始状态点1，查得： h1=3052kJ/kg v1=0.26m3/kg s1=7.12kJ/kg.K 又有 u1=h1-p1v1 =3052-1.0×103×0.26 =2792kJ/kg 2)终状态参数
1
t1 =300℃
1
p2
Pa M .0 1 =
x=1
2
图2
s
知识点：水蒸汽的基本热力过程
根据p2=0.1MPa，且过程1-2是可逆绝热膨胀过程，故有 s1=s2=7.12kJ/kg.K，从点1作垂线交p2=0.1MPa的定压线于点 2，即为终态点，参数为 h2=2592kJ/kg，v2=1.62m3/kg，x2=0.97，t2≈100℃ 又有 u2=h2-p2v2=2592-0.1×103×1.62=2430kJ/kg 3)膨胀功和技术功 膨胀功 w=u1-u2=2792-2430=362kJ/kg 技术功 wt=h1-h2=3052-2592=460kJ/kg （2）用水蒸气表计算 1) 初状态参数 根据p1=1.0MPa、t1=300℃查未饱和水域过热蒸汽表，得
0.96 2675.14 (1 0.96) 417.52 =2584.8kJ/kg
u2 h2 p2v2
=1.6265m3/kg
2584.8 100 1.6265
=2422.1kJ/kg 3)膨胀功和技术功
知识点：水蒸汽的基本热力过程
膨胀功 技术功 w=u1-u2=2792.5-2422.1=370.4kJ/kg wt=h1-h2=3050.4-2584.8=465.6kJ/kg
s2 x2
综合训练
1.过热蒸汽在0.6MPa压力下，从200℃定压加热到300℃， 试求此过程中热量、功量及内能的变化量。 h 已知：p=0.6MPa，t1=200℃ t2=300℃，定压加热 t =300℃ 2 求：q，w，Δ u t =200℃ 1 解：根据p、t1及t2在h-s图 上确定初、终状态点（点1和点2） x=1 如图1所示，并查得： h1=2850kJ/kg h2=3060kJ/kg v1=0.35m3/kg v2=0.44m3/kg s 图1 定压加热过程中，蒸汽的吸
知识点：水蒸汽的基本热力过程
h1=3050.4kJ/kg，v1=0.25793m3/kg，s1=7.1216kJ/kg.K
又有
u1=h1-p1v1=3050.4-1.0×103×0.25793=2792.5kJ/kg 2)终状态参数 根据p2=0.1MPa、s1=s2=7.12kJ/kg.K查按压力排列的饱和 水和干饱和蒸汽表，得 h″=2675.14kJ/kg,h′=417.52kJ/kg,v″=1.6943m3/kg v′=0.0010432m3/kg,，s″=7.3589kJ/kg.K，s′=1.3028 kJ/kg.K，t2=99.634℃ 因为，s″＞s2 ＞s′=所以状态2是湿蒸汽。先求x2，由