热工基础--水蒸气图表及热力过程

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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”

热工基础(2.3.7)--蒸气的热力性质和热力过程

习题1试根据热力学第一和第二定律，推导水蒸气的h -s 图中定压线的斜率为 T sh p =∂∂)(2 湿饱和蒸汽的p =0.9MPa ，x =0. 85，试由水蒸气表求t 、h 、v 、s 和u 。

3 过热蒸汽的p 1=3.0 MPa ，t =425℃，根据水蒸气表求v 、h 、s 、u 和过热度，再用h -s 图求上述参数。

4 开水房烧开水用p =0.1MPa ，x =0.86的蒸汽与t =20℃同压下的水混合，试问欲得5t 的开水，需要多少蒸汽和水？5 已知水蒸气p =0.2MPa ，h =1300kJ/kg ，试求其v 、t 和s 。

6 1kg 蒸汽，p 1 =2. 0MPa 、x 1 =0. 95，定温膨胀至p 2=0.1MPa ，求末态v 、h 、s 及过程中对外所作的膨胀功。

7 汽轮机的进口蒸汽参数为p 1=3.0MPa 、t 1=435℃。

若经可逆绝热膨胀至p 2=0.005 MPa ，蒸汽流量为4. 0kg/s ，求汽轮机的理想功率为多少千瓦？8 一刚性容器的容积为0.3m 3，其中五分之一为饱和水，其余为饱和蒸汽，容器中初压为0.1MPa 。

欲使饱和水全部汽化，问需加入多少热量？末态压力为多少？若热源温度为500℃，试求不可逆温差传热的有效能损失。

设环境温度为27℃。

9 容积为0.36m 3的刚性容器中储有t = 350℃的水蒸气，其压力表读数为100kPa 。

现容器对环境散热使压力下降到压力表读数为50kPa 。

试：(1)确定初始状态是什么状态？(2)求水蒸气终态温度；(3)求过程放出的热量和放热过程的有效能损失。

设环境温度为20℃，大气压力为0.lMPa 。

10 在真空度为96kPa ，干度为x =0. 88湿蒸汽状态下，汽轮机的乏汽进入冷凝器，被定压冷却凝结为饱和水。

试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍，以及每公斤乏汽在冷凝中放出的热量。

设大气压力为0.1MPa 。

11 一刚性绝热容器内刚性隔板将容器分为容积相等的A 、B 两部分。

(优选)热工基础水蒸气图表及热力过程

定压过程的参数坐标图
15
二、绝热过程
水蒸气在汽轮机内的膨胀过程、水在水泵中的升压过程等，在忽略热交换的条件下，都是绝热过程。如果在绝热过程中不考虑摩擦等不可逆因素，则是定熵过程。定熵过程中关注的是工质所做技术功的多少。
16
1）确定初、终状态参数根据已知条件以及过程特点s1=s2，利用图或者表确定
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。
12
一、定压过程
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。
10
第四节水蒸气的热力过程
研究水蒸气的热力过程的目的与分析理想气体热力过程一
样，即为:①确定过程的初态与终态的参数； ②计算过程中的

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-第七章水蒸气之水蒸气的图表

h’=191.76, h”=2583.7
s’=0. 649 0, s”=8.1481
t
v
h
s
v
h
s
v
h
s
℃ m3/kg kJ/kg kJ/(kg· m3/kg kJ/kg kJ/(kg· m3/kg kJ/kg kJ/(kg·
K)
K)
K)
0 0.0010002 -0.05 -0.0002 0.0010002 -0.05 -0.0002 0.0010002 -0.04 -0.0002 10 130.598 2519.0 8.9938 0.0010003 42.01 0.1510 0.0010003 42.01 0.1510
120 181.426 2725.9 9.6109 36.269 2725.5 8.8674 18.124 2725.1 8.5466
02. 水蒸气的焓熵图
02
水蒸气的焓-熵（h-s）图
水蒸气的t-s图
02
焓熵图
定压线定温线定容线定干度线
斜率
h s n
dh Tds vdp
第七章水蒸气之
水蒸气的图表
CONTENTS
01. 水和水蒸气表 02. 水蒸气的焓熵图
01. 水和水蒸气表
01
水蒸气表
1.饱和水和干饱和蒸汽表
01 2.未饱和水和过热蒸汽表
p
0.001 MPa
0.005 MPa
0.01 MPa
饱
ts=6.949 ℃
和 v’=0.001 000 1, v”=129.185
20 135.226 2537.7 9.0588 0.0010018 83.87 0.2963 0.0010018 83.87 0.2963

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

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。

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)

工程热力学和传热学06水蒸气性质和过程

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
15
16
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’ v”，h”，s”
x 二、未饱和水与过热水蒸气表 t，p v， h， s u=h-pv
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。
h p1
P2=0.005Mpa，
解：可逆过程1-2：
t1 p2
1
P1，t1
2 s
h1=3317kJ/kg， s1=6.8204kJ/(kgK)
s2=s1= 6.8204kJ/(kgK)
P2
s2’=0.4762kJ/(kgK)，s2”=8.3952kJ/(kgK) h2’=137.77kJ/kg，h2”=2561.2kJ/kg

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实际上，水蒸气在汽轮机中的工程过程中，因存在摩擦等不可逆因素，熵流虽为零，但熵产始终大于零，因此不是定熵过程，而是熵增的过程。
如图所示，实际绝热膨胀过程按1-2′进行，且不可逆程度越大，过程线1-2′越向右偏斜。
不可逆绝热过程的技术功wt ′ =h1-h2′ ，由于不可逆因素造成的做功损失wt ′ =h2′ - h2。
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
下的对应饱和温度ts，其中
t ＜ ts ,未饱和状态。 t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。 t ＞ ts ，过热蒸汽状态。
3)、水蒸气状态的确定
①、已知p(或t)和某一参数如v、h、s,查饱和水与饱和蒸
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：
第四节水蒸气的热力过程
研究水蒸气的热力过程的目的与分析理想气体热力过程一样，即为:①确定过程的初态与终态的参数； ②计算过程中的能量。但由于水蒸气是实际气体，其参数的确定要使用水蒸气热力性质表和焓熵图。
分析水蒸气热力过程的一般步骤为： 1）用水蒸气图表，由初态的已知参数确定其他参数； 2）根据过程性质，如定压、定熵等，加上终态的已知参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。
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
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。
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）。
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)
谢谢
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。
热工基础--水蒸气图表及热力过程
二、水蒸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。
汽表，得已知p(或t)下的v‘和v '' 。
v ＜v ',未饱和状态。 v =v ', 饱和状态，需用干度再确定状态。 v ' ＜ v ＜v '', 工质处于湿蒸汽状态. v =v '' ，干饱和蒸汽状态。 v ＞ v '' ，过热蒸汽状态。
三、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
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。
一、定压过程
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。
定压过程的参数坐标图
二、绝热过程
水蒸气在汽轮机内的膨胀过程、水在水泵中的升压过程等，在忽略热交换的条件下，都是绝热过程。如果在绝热过程中不考虑摩擦等不可逆因素，则是定熵过程。定熵过程中关注的是工质所做技术功的多少。
1）确定初、终状态参数根据已知条件以及过程特点s1=s2，利用图或者表确定
断工质的状态，再根据所处状态查对应的表，具体方法如下：
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
下的对应饱和温度ts，其中
t ＜ ts ,未饱和状态。 t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。 t ＞ ts ，过热蒸汽状态。