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水蒸汽的热力性质和热力过程

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水蒸气的热力性质和热力过程

水蒸气的热力性质和热力过程

水蒸气的热力性质和热力过程水蒸气是水在升温和转化成气态时所形成的物质。

它具有一系列的热力性质和热力过程，对于理解水蒸气的特性和应用都非常重要。

首先，水蒸气的热力性质可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述。

热容是指物质在吸收或释放热量时，温度的变化程度。

对于水蒸气来说，它的热容随着温度的升高而增加，这是因为水蒸气的分子间作用力较小，因此吸收热量后分子运动更活跃，温度升高的速率更快。

比热容是指单位质量物质温度升高一个单位时所吸收的热量，对于水蒸气来说，其比热容比水要小。

其次，水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程、准静态过程等。

等容过程是指在恒容条件下，水蒸气吸收或释放热量，而温度发生变化。

等压过程是指在恒压条件下，水蒸气吸收或释放热量，而温度发生变化。

准静态过程是指在过程中系统处于平衡状态，及时微小的温度波动也会使系统不再处于平衡状态。

水蒸气还具有一个重要的性质就是饱和水蒸气压。

饱和水蒸气压是指在一定温度下，液态水和水蒸气达到动态平衡时，水蒸气对应的压力。

饱和水蒸气压与温度之间存在着密切的关系，在一定温度范围内，饱和水蒸气压随着温度的升高而增加。

这个关系可以通过饱和水蒸气压与温度的对数关系来描述，即饱和水蒸气压-温度曲线。

这个曲线在一定条件下是稳定的，不会出现温度降低而饱和水蒸气压增加的情况。

水蒸气的热力过程在许多工业和自然现象中都有重要的应用。

例如，在汽轮机中，水的热力能被转化为机械能；在冷凝器中，水蒸气被冷却并变成液态水，释放出大量的热量，用于加热其他物质；在天气系统中，水的蒸发和凝结过程是形成云、降雨、雪等气象现象的基础。

综上所述，水蒸气具有一系列的热力性质和热力过程，对于理解其特性和应用具有重要意义。

我们可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述水蒸气的热力性质。

水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程和准静态过程等。

这些性质和过程对于水蒸气在工业、自然现象中的应用都有重要的意义。

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”
第三章-3-水蒸气分解

第三章-3-水蒸气分解


二者同时进行。
2、饱和状态
——液体和蒸气处于动态平衡的状态。
汽化速度=液化速度时，汽化和凝结仍 在不断进行，但总效果使状态不再变化。
干饱和蒸 气 （饱和蒸 气）
（1）饱和温度ts和饱和压力ps
在饱和状态下，气液温度相同，称为饱和温度； 此时蒸气的压力也确定不变，称为饱和压力。
ps
汽 化 液 化
饱和温度ts 饱和压力ps
第三节
蒸气的热力性质和热力过程
基本知识点
水蒸气的定压产生过程、五种聚集状态；
水蒸气状态参数的确定；
水蒸气热力性质图表的应用；
水蒸气热力过程中功量和热量的计算。
水蒸气是实际气体!
水蒸气
在空气、燃气中含量极小，可当作理想气体处理； 一般情况下距液态较近，为实际气体。
18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质； 内燃机发明，才有燃气工质； 目前水蒸气仍是火力发电、核电、供暖、化工的主要工质。
优点: 便宜，易得，无毒，膨胀性能好，传热性能好。
在热力过程中，经常发生相变，具有五种聚集状态， 其状态变化关系比理想气体复杂得多； 需要使用专门的水蒸气热力性质图表， 确定其状态参数以及进行热力计算。
汽相和液相
过热器 锅 炉 汽轮机
固相不流动，
更关心汽液两相
发电机 凝 汽 器 给水泵
基本概念
c
干饱和蒸汽
d
过热蒸汽
e
(v, 蒸汽的干度x mg mg、mf分别为湿饱和蒸汽中 x mf mg 干饱和蒸汽与饱和水的质量。
H2O的聚集状态及其判别依据
p p
p v0
未饱和水
p
t>ts
p
t<ts v'
06-水蒸气的热力性质

06-水蒸气的热力性质

第六章 水蒸气的热力性质
6-1 水蒸气的饱和状态
水蒸气的饱和状态
汽化 —— 液体转变为气体的过程 液化 —— 蒸气或气体转变为液体的过程 蒸发 —— 液体表面在任何温度进行的缓慢 汽化过程 饱和状态 是汽化和液化达到动态平衡共存 的状态 液化的微观机制 汽化的微观机制
水蒸气的分子处于紊乱的热运 动中。水蒸气的压力愈高， 动中。水蒸气的压力愈高，密 度愈大，水蒸气分子与水面碰 度愈大， 撞愈频繁， 撞愈频繁，在单位时间内进入 水面变成水分子的水蒸气分子 数也愈多 容器中水的分子也在作不停息 的热运动。水的温度愈高， 的热运动。水的温度愈高，分 子运动愈剧烈， 子运动愈剧烈，在单位时间内 脱离水面变成水蒸气的水分子 数也就愈多
x = 0，y = 1 0， x = 1，y = 0 1， 0 < x < 1，1 > y > 0 1，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ蒸汽的比状态参数计算 湿蒸汽的比状态参数计算
vx = (1− x)v'+ xv" = v'+ x(v"− v') hx = (1− x)h'+ xh" = h'+ x(h"− h') = h'+ xr ux = hx − psvx r sx = (1− x)s '+ xs" = s '+ x(s"− s ') = s '+ x Ts
一点 —— 临界点 双线 —— 饱和水线、饱和水蒸气线 三区 —— 未饱和水区、饱和蒸气（湿蒸气、 两相）区、过热水蒸气区 五态 —— 未饱和水态、饱和水态、湿蒸气 态、饱和水蒸气态、过热水蒸气态
(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
7.第七章 水蒸气解析

7.第七章 水蒸气解析

第七章 蒸气的热力性质与热力过程
工程热力学的两大类工质
1、理想气体（ ideal gas）
可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为 主的燃气、空调中的湿空气等
2、实际气体（ real gas）
不能用简单的式子描述，真实工质 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中 制冷工质等
水蒸气是实际气体的代表
未饱和水和过热蒸汽表（节录）
饱 和 参 数
查表举例（1）
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)=179.916℃
t=100℃ < ts, 未饱和水 t=200℃ > ts, 过热蒸汽
h=419.74kJ/kg h=2827.3kJ/kg
液态区：下界限线与临界等温线上段左侧区域 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。
饱和干蒸汽：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。
饱和湿蒸汽：饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。
湿蒸汽状态
t=250℃ ,
二、T-S图 三、H-S图
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）
3、等压线群：p
q Tds dh vdp
h

s
pC
TC

0
h s p
T
0
两相区 单相区
p
T=Const 斜直线 T
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
06水蒸气性质和过程解析

06水蒸气性质和过程解析


6
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 沸腾
汽化
7
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。
8
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)， 两者一一对应。 ts =f(Ps)，只有 一个独立变量。
饱和蒸汽
饱和水
9
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡 饱和温度Ts 饱和压力ps Ts ps=1.01325bar 青藏 ps=0.6bar 一一对应 ps ts=100 ℃ ts=85.95 ℃ ts=113.32 ℃
第六章 水蒸气的热力性质和过程
第一节 第二节 第三节 概述 水的定压汽化过程和
水蒸气的p-v图及T-s图
水蒸气表
第四节
第五节
水蒸气的h-s图
水蒸气的基本热力过程
1
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。
t
3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽变成过热蒸汽，比过热热：
p a b va v’
工程热力学-06 水蒸气的热力性质

工程热力学-06 水蒸气的热力性质


(t
−
ts
)
=
c
p
t ts
D
6-2 水蒸气的产生过程
• 水蒸气在定压过热过程中吸收的热量也等
于焓的增加：
（64;
• 式中，h一定压力为p、温度为t时过热水蒸气的 焓。过热水蒸气的焓为
h = h"+ q" = h0 + q '+ r + q"
（6-15）
6-2 水蒸气的产生过 程
蒸发热(液体温度越低，蒸发热越高)
蒸发制冷
1
2、饱和状态
逸出的分子数 = 被液面俘获的分子数
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和状态：汽化和液化达到动态平 衡共存的状态
饱和水、饱和水蒸气 饱和液体、饱和蒸气
饱和温度Ts 饱和压力ps
饱和状态
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
§6-2 水蒸气的定压发生过程
t < ts
t = ts t = ts
t = ts
t > ts
未饱和水 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’’ v > v’’ h < h’ h = h’ h ’< h <h’’ h = h’’ h > h’’
(3) 理想气体 h = f (T )
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加 h ''− h ' = γ 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度 Δt过冷 = ts − t 过冷水
过热蒸汽 过热度 Δt过热 = t − ts
水蒸气的热力学性质和过程

水蒸气的热力学性质和过程


程：
2
3
s
绝热效率（相对内效率）：
oi
wt,s wt , s
h1 h3 h1 h2
例 P1=5Mpa，t1=450C， P2=0.005Mpa， oi=0.9求x2，s2，wt，x2’，sg，wt’
h
p1
解：可逆过程1-2：
1 t1
p2
P1，t1
h1=3317kJ/kg，
s1=6.8204kJ/(kgK)
第六章 水蒸气旳热力性质和过程
第一节 概述 第二节 水旳定压汽化过程和
水蒸气旳p-v图及T-s图 第三节 水蒸气表 第四节 水蒸气旳h-s图 第五节 水蒸气旳基本热力过程
基本要求：
1。熟练掌握水蒸汽旳有关基本概念： （1）饱和水（饱和温度、饱和压力） （2）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） （3）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 （4） 一点、两线、三区、五态 2。熟练掌握水蒸汽旳热力性质、水定压汽化过程和水蒸汽旳
2。基本原理： （1）水旳定压汽化过程(三个阶段：定压预热、定压汽化、定压过热） （2）水蒸汽旳P-V图、T-S图(一点、两线、三区、五态) （3）水蒸气表
a、饱和水（用’ 表达）和饱和水蒸汽表（用”表达）
b、未饱和水和过热水蒸气表(热力学能用 U=h-PV 来计算)
c、湿蒸汽用：Y x = X Y” + (1-X)Y’ 来计算
wt h1 h2 33172079 1238kJ / kg
h
p1 1 t1
p2 不可逆过程1-2’：
wt ' oi wt h1 h2' 1114kJ / kg
22 ‘
h2' h1 oi wt 33170.91238 2203kJ / kg
工程热力学(第5章--水蒸汽的热力性质)

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
热工基础--水蒸气图表及热力过程(精品课件)

热工基础--水蒸气图表及热力过程(精品课件)

初、终状态参数。若初状态是湿蒸汽或过热蒸汽，则可在h-s图 上确定过程的初、终态点，并得到其他状态参数，如下图所示：
水蒸气的定熵过程
17
2）绝热过程的参数坐标图
水蒸气绝热过程在参数坐标图上的表示如图5-12、如图5-13 所示。
18
3）工质与外界交换的功量
根据查得的初、终态点的各参数，结合过程特点，利用能量 方程式得到：wt=- △h=h1-h2（定熵过程的技术功等于焓降）。
t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。
t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
8
三、水蒸气的焓熵图
1）：h-s图的结构 h-s图是以焓h为纵坐标，以熵s为横坐标构成的，其分部的 区域多为湿蒸汽和过热蒸汽区：
水蒸气的焓熵图
9
2） h-s图的使用 ①、使用之前，应熟悉每一线群表示的参数单位，清楚 参数单位的分度大小。 ②、根据两个独立的状态参数，在h-s图上找交点。该交 点就是需要确定的状态点，然后读出过该点的相关参数值。
定压过程计算的是工质与外界交换的热量。 1）确定初、终状态参数 根据已知初状态的两个独立状态参数，查水蒸气图和表， 确定其初状态以及未知的其他参数；由过程特点p=常数和终态 点的一个状态参数，确定终状态点及终状态参数。 2) 水蒸气定压过程的参数坐标图 水蒸气定压过程在p-v、T-s、h-s图上的表示如下图所示。
数确定终态及终态的其他参数。
3）将过程及状态表示在p-v、T-s、h-s图上。
4）根据已求得的初、终态参数，应用热力学基本定律计
算热量和功量。
11
一、定压过程
锅炉各换热器内的吸热过程，给水在回热器内的加热过程， 凝汽器中乏汽的放热过程等，在忽略流动压损的条件下，均可 近似地看做定压过程。

第六章 水蒸气的热力学性质及过程


水蒸气的p 图和T 三、水蒸气的p-v图和T-s图
p
未 饱 和 水 区
C
过热蒸汽区
T x=1
未 饱 和 水 区
C
过热蒸汽区
x=0
湿蒸汽区
0 v
0
x=0
湿蒸汽区
x=1 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。 4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。
第六章 水蒸气的热力性质和过程
第一节 概述 第二节 水的定压汽化过程和 水蒸气的p 图及T 水蒸气的p-v图及T-s图 第三节 水蒸气表 第四节 水蒸气的h-s图 水蒸气的h 第五节 水蒸气的基本热力过程
基本要求： 基本要求：
1。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念： 。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念： （1）饱和水（饱和温度、饱和压力） ）饱和水（饱和温度、饱和压力） ）、过热度 （2）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） ）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） （3）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 ）液体热、过热热、汽化潜热、干度、 （4） 一点、两线、三区、五态 ） 一点、两线、三区、 2。熟练掌握水蒸汽的热力性质、水定压汽化过程和水蒸汽的 。熟练掌握水蒸汽的热力性质、 P-V图、T-S图 图 图 3。掌握水蒸汽表和利用水蒸汽表进行五态的相关基本计算 。 4。掌握水蒸汽的h-S图和基本热力过程计算 。掌握水蒸汽的 图和基本热力过程计算
例 P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，确定状态，并求出温度、 ，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=151.85°C，v’=0.0010928m3/kg，v”=0.37481m3/kg 湿蒸汽

热工基础水蒸气图表及热力过程演示文稿

热工基础水蒸气图表及热力过程演示文稿
二、水蒸气热力性质表 ①饱和水与饱和水蒸汽热力性质表
1）水蒸气表 ②未饱和水与过热蒸汽表 t
①饱和水和饱和水蒸气热力性质表编排形式 p
注:各参数的单位，t—ps，v、h、s、r(′ 〞)。
注:各参数的单位，p—ts，v、h、s、r(′ 〞)。
②未饱和水与过热蒸汽表:根据不同温度和不同压力，相应地 列出未饱和水和过热蒸汽的v、h、s。用粗黑线分隔，粗线 上方为未饱和水的参数，粗线下方为过热蒸汽的参数。
2）几点说明 ①：u=h-pv(工程使用较少，未列)； ②：对于湿蒸汽的状态参数，要根据干度以及该压力下
的饱和水与干蒸汽计算，如hx = (1-x)h '+xh ''. ③:表中没有列出的中间温度和中间压力，要用内插法。
3)、水蒸气状态的确定
根据已知参数由水蒸气表确定其他未知参数时，必须先判
断工质的状态，再根据所处状态查对应的表，具体方法如下：
三、水蒸气的焓熵图 1）：h-s图的结构 h-s图是以焓h为纵坐标，以熵s为横坐标构成的，其分部的
区域多为湿蒸汽和过热蒸汽区：
水蒸气的焓熵图
2） h-s图的使用 ①、使用之前，应熟悉每一线群表示的参数单位，清楚 参数单位的分度大小。 ②、根据两个独立的状态参数，在h-s图上找交点。该交 点就是需要确定的状态点，然后读出过该点的相关参数值。
1-2是从湿蒸汽定压加热成温度为t2的过热蒸汽，3-4是从未 饱和水定压加热成过热蒸汽。当初状态为未饱和水或是饱和水 时，定压过程不能在h-s图上表示。
定压过程的参数坐标图
3）工质与外界交换的热量 若已知初态点1的任意两个状态参数，如p1、x1,以及终态 点2的一个状态参数，如t2,则可在h-s图上确定过程初终状态点， 并得到其他状态参数，如图所示。 根据查的的初、终态点的各参数，结合过程特点，利用 能量方程式得到: q=h2-h1 (定压过程的热量等于焓差)

第七讲 水蒸气的热力性质和热力过程


第五节 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的热力过程的计算任务：
(1)初态和终态的状态参数 (2)过程中的热量、膨胀功、技术功、焓和 熵的变化。 (3)利用蒸汽表和焓熵图进行计算。
一、定容过程 单位质量膨胀功为零
2
wv 1 pdv 0
单位质量技术功
wt ,v
2
vdp
1
v p1
p2
单位质量热量：
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 0.2MP时a 的参数为
ts1 120 .30 C
v1' 0.0010608 m3 kg
v1" 0.88592 m3 kg h1' 504 .7 kJ kg
h1" 2706 .9 kJ kg
算得 v1 x1v1" 1 x1 v' 0.0014526 m3 kg h1 x1h1" 1 x1 h' 505 .7 kJ kg
一、饱和温度和饱和压力
当水和蒸汽的温度和压力不再变化时，从水中 飞出的分子与从蒸汽中飞入水中的分子数达到 动态平衡，对应于温度 t0C 时，平衡时的压力 称为饱和压力。
蒸发的条件：水蒸汽的分压力小于相应温度下水 的饱和压力。
给定压力下，对应有一个水和水蒸汽的饱和温度 ：
ts f p
沸腾的条件：水温达到给定压力下的饱和温度。
qv h2 h1 v p2 p1
二、定压过程 单位质量膨胀功
2
wp 1 pdv p(v2 v1 )
单位质量技术功
2
wt, p 1 vdp 0
单位质量热量
q p h2 h1
三、定温过程 单位质量热量
2

第三章-3-水蒸气

1）饱和水和干饱和蒸汽表
按饱和温度t排列的表(附录A-6a) 按饱和压力p排列的表(附录A-6b)
2）未饱和水和过热蒸汽表 附录A-7
饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）
t / oC T,K
p, MPa
v', m3/kg v, m3/kg
h', kJ/kg
h", kJ/kg
s', kJ/(kg K)
ps
汽
液
化
化
ts
饱和液体
放掉一些水，ts不变， p变。
t
ps
s
ps=1.01325bar
ts=100 ℃
青藏ps=0.6bar
ts=85.95 ℃
高压锅ps=1.6bar
ts=113.32 ℃
饱和状态 ps ts
（2）临界点
• 当温度超过一定值tC时，无论压力p多高也不能使气体液
v
0.0010002 0.0010078 0.0010171
8.119 9.052
h
0.0 167.5 251.1 2647.8 2724.4
s
0.0001 0.5721 0.8310 8.0205 8.2261
使用水和水蒸气热力性质表时注意：
• 先根据已知参数确定状态，以决定要使用的表。 • 查表时仍要用到线性插值法。
0.1 2258.2 99.63 0.0010434 1.6946 417.51 2675.7 1.3027 7.3608 1.0 2014.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 2777.0 2.1382 6.5847 10 1315.8 310.96 0.0014526 0.01800 1408.6 2724.4 3.3616 5.6143

水蒸气性质

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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
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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)
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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
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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

工程热力学水蒸气的热力性质和过程

工程热力学水蒸气的热力性质和过程水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容，涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。

下面将从水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程三个方面进行详细介绍，以期更好地了解工程热力学中的水蒸气。

首先，水蒸气的热力性质。

水蒸气是一种理想气体，因此可以采用理想气体状态方程描述其热力性质。

根据理想气体状态方程，水蒸气的体积与压力、温度之间满足以下关系：PV=mRT，其中P是水蒸气的压力，V是体积，m是物质的量，R是气体常数，T是温度。

此外，根据水蒸气的物性数据，可以得到水蒸气的比容、比焓、比熵、比内能等热力性质的计算公式。

其次，水蒸气的热力过程。

热力过程是指物体在一定条件下发生的热态变化过程。

对于水蒸气而言，常见的热力过程有等温过程、等焓过程、等熵过程和绝热过程等。

等温过程是指水蒸气在恒温条件下的热力变化过程，其内能变化为零，熵的变化为常数。

等焓过程是指水蒸气在等焓条件下的热力变化过程，其焓变化为零，温度和熵的变化为常数。

等熵过程是指水蒸气在等熵条件下的热力变化过程，其熵变化为零，温度和焓的变化为常数。

绝热过程是指水蒸气在绝热条件下的热力变化过程，其熵的变化为零，温度和焓的变化均不为常数。

最后是水蒸气循环过程。

水蒸气循环是工程热力学中常用的能量转换循环，广泛应用于电力、化工、航空等工业领域。

常见的水蒸气循环包括朗肯循环、卡诺循环和布雷顿循环等。

朗肯循环是一种理想化的热力循环，由四个连续的基本过程组成：等压加热、等熵膨胀、等压冷凝和等熵压缩。

卡诺循环是一种热力效率最高的循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成。

布雷顿循环是一种常用的蒸汽动力循环，由蒸汽锅炉、蒸汽涡轮机和冷凝器等设备组成。

综上所述，水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容，涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。

通过深入了解水蒸气的热力性质和热力过程，我们可以更好地应用工程热力学的原理和方法，在实际工程中合理利用和控制水蒸气的能量转换过程，提高工程的热力效率。

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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
p
未
C
饱
和
水区x=0
过热蒸汽区
x=1
湿蒸汽区
0 v
T
C
未
饱
和
水
区
过热蒸汽区
湿蒸汽区
x=0
x=1
0
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。
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
4。掌握水蒸汽的h-S图和基本热力过程计算
第一节 概 述
理想气体： pv RT u u(T )
水蒸汽：------实际气体（不能用理想气体的状态方程）
实际气体的状态方程： 范德瓦尔方程
( p a )(vb) RT v2
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。
x=1
0
v
s
（1）饱和水（饱和温度、饱和压力）
（2）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽）
（3）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点
（4） 一点、两线、三区、五态
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
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”
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 )。
基本要求：
1。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念： （1）饱和水（饱和温度、饱和压力） （2）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） （3）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 （4） 一点、两线、三区、五态 2。熟练掌握水蒸汽的热力性质、水定压汽化过程和水蒸汽的
P-V图、T-S图
3。掌握水蒸汽表和利用水蒸汽表进行五态的相关基本计算
ql
tS 0
c p dt
h ho
面积 abssoa
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' 面积bdssb
3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽变成过热蒸汽，比过热热：
qsup
t tS
c
p dtp
T
ab
cd e
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
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
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：
>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
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
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
因T-s图分析循环有优点，但 汽区为直线；在过热蒸汽区为向
用于计算不方便；而h-s图用 作数值计算很方便。
右凸曲的曲线， 越往右，定温线 越趋于水平。
v"v'
h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kg s’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)
hx xh"(1 x)h' 0.962748 .5(10.96)640 .1 2663 .78kJ / kg
sx xs"(1 x)s' 0.966.8215 (10.96)1.8604 6.6231 kJ /(kgK ) ux hx pv 2663 .78 0.510 6 0.3610 3 2483 .78kJ / kg
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。
p
T
ab
cd e
e
va v’vx v” v
p
未
C
饱
和水x=0
区
v
过热蒸汽区
x=1
Ts
b
a
s0
s’
T
C
未
饱
和
水
区
cd
sx s” s
s
过热蒸汽区
0
湿蒸汽区
x=0 湿蒸汽区