工程热力学-7-水和水蒸气的性质
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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.
水和水蒸气性质
工程热力学
水和水蒸气性质
12/30/2023
1. 饱和温度和饱和压力 2. 水旳定压加热汽化过程 3. 水和水蒸气旳状态参数 4. 水蒸气表和图 5. 水蒸气旳基本过程
12/30/2023
1 饱和温度和饱和压力
12/30/2023
饱和状态、饱工质旳水蒸气 和制冷机中旳制冷剂 距液态不远，而且工 作过程中有物质旳集 态变化。所以，这些 工质一般不能作为理 想气体看待。饱和状态是此类工质旳主要性质 对蒸汽动力循环、制冷循环和湿空气过程旳了 解和分析有主要作用。
ps/ MPa 0.01 ts/ ℃ 45.799
R134a:
ps/ MPa 0.06 ts/ ℃ -37.07
12/30/2023
0.1 99.634
0.1 -26.43
0.5 151.86
7
0.2 -10.09
1.0 179.91
6
1.0 39.39
因为ps和ts一一相应，未饱和液(p,t)能够是压力 p不小于温度t相应旳饱和压力ps(t)；也可是温度t不 不小于压力p相应旳饱和温度ts(p)。所以从未饱和 液状态到达饱和状态既能够保持压力不变而提升
2 水旳定压加热汽化过程
12/30/2023
12/30/2023
12/30/2023
3 水和水蒸气旳状态参数
12/30/2023
三相图
固体－气体 固体－液体 液体－气体 三相点 临界点
12/30/2023
三相图
升华 融解 汽化 凝华 凝结（冷凝）
12/30/2023
水蒸气旳压容图
温度，使p=ps(t) 或保持温度不变而使压力下降， 使t=ts(p)。
p>ps(t) t
水和水蒸气性质
12/30/2023
1. 饱和温度和饱和压力 2. 水旳定压加热汽化过程 3. 水和水蒸气旳状态参数 4. 水蒸气表和图 5. 水蒸气旳基本过程
12/30/2023
1 饱和温度和饱和压力
12/30/2023
饱和状态、饱工质旳水蒸气 和制冷机中旳制冷剂 距液态不远，而且工 作过程中有物质旳集 态变化。所以，这些 工质一般不能作为理 想气体看待。饱和状态是此类工质旳主要性质 对蒸汽动力循环、制冷循环和湿空气过程旳了 解和分析有主要作用。
ps/ MPa 0.01 ts/ ℃ 45.799
R134a:
ps/ MPa 0.06 ts/ ℃ -37.07
12/30/2023
0.1 99.634
0.1 -26.43
0.5 151.86
7
0.2 -10.09
1.0 179.91
6
1.0 39.39
因为ps和ts一一相应，未饱和液(p,t)能够是压力 p不小于温度t相应旳饱和压力ps(t)；也可是温度t不 不小于压力p相应旳饱和温度ts(p)。所以从未饱和 液状态到达饱和状态既能够保持压力不变而提升
2 水旳定压加热汽化过程
12/30/2023
12/30/2023
12/30/2023
3 水和水蒸气旳状态参数
12/30/2023
三相图
固体－气体 固体－液体 液体－气体 三相点 临界点
12/30/2023
三相图
升华 融解 汽化 凝华 凝结（冷凝）
12/30/2023
水蒸气旳压容图
温度，使p=ps(t) 或保持温度不变而使压力下降， 使t=ts(p)。
p>ps(t) t
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
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
工程热力学 7 水和水蒸气的性质
2.饱和水定压汽化阶段.(ts、PS均不变.）
饱和水→（饱和水+饱和水蒸气）湿饱和蒸汽→干饱和蒸汽 干度 ：把1Kg湿蒸汽中所含蒸汽的质量称为湿蒸汽的干度,用x表示
干饱和蒸汽质量 mv x ＝ 湿饱和蒸汽质量 mv mf
汽化阶段,容器内的温度ts恒定.吸收的热量用于由水变为汽 所需要的能量和对外做膨胀功. 定P下将1Kg饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需要的 热量叫汽化潜热.用r表示.单位KJ/Kg
p pc pcCFra bibliotekb3 c3 d 3 d2 b2 c2 d1 c1 b1
T Tc e3 e2 e1
B
s
T-s图上的水蒸气定压加热过程
水蒸气的定压发生过程在P-V T-S图上所表示的特征, 归纳为:
• 一点: 临界点 • 二线:饱和液线AC(下界线)
饱和蒸汽线BC(上界线) 交于C点
• 三区:未饱和液体区,湿饱和蒸汽区,过热蒸汽区 • 五种状态:对水加热,水温升高(比容增加),至到P所对应
P125 图7-1所示
液态 固态
a
ab段 be段 el段
冰的定压加热 b为融点 水的定压加热 e为沸点 气的定压加热
气态
当压力变化时，b,e点位置相 应变化。将不同压力下的融点及 沸点连接起来，就得到融解线AB 和汽化线AC。
融解线AB 显示融点与压力的关系， 它划分了固态与液态的区域。 汽化线AC 显示了沸点与压力的关系， 划分了气态与液态的区域。 升华线AD 表示升华温度与压力的关系 划分了固态与液态的区域。 这三线称为相平衡曲线
二、水蒸气的p-v图，T-s图 ｐ127
一点，二线，三区，五态
p
pc
C C a3 b3 c3 d 3 e3 T Tc Tc b3 c3 d 3 a2 b2 c2 d 2 e2 d2 Tc b2 c2 d1 a1 b1 c1 d1 e1 A c1 b1 B B a a a3 1 2 A s v
饱和水→（饱和水+饱和水蒸气）湿饱和蒸汽→干饱和蒸汽 干度 ：把1Kg湿蒸汽中所含蒸汽的质量称为湿蒸汽的干度,用x表示
干饱和蒸汽质量 mv x ＝ 湿饱和蒸汽质量 mv mf
汽化阶段,容器内的温度ts恒定.吸收的热量用于由水变为汽 所需要的能量和对外做膨胀功. 定P下将1Kg饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需要的 热量叫汽化潜热.用r表示.单位KJ/Kg
p pc pcCFra bibliotekb3 c3 d 3 d2 b2 c2 d1 c1 b1
T Tc e3 e2 e1
B
s
T-s图上的水蒸气定压加热过程
水蒸气的定压发生过程在P-V T-S图上所表示的特征, 归纳为:
• 一点: 临界点 • 二线:饱和液线AC(下界线)
饱和蒸汽线BC(上界线) 交于C点
• 三区:未饱和液体区,湿饱和蒸汽区,过热蒸汽区 • 五种状态:对水加热,水温升高(比容增加),至到P所对应
P125 图7-1所示
液态 固态
a
ab段 be段 el段
冰的定压加热 b为融点 水的定压加热 e为沸点 气的定压加热
气态
当压力变化时，b,e点位置相 应变化。将不同压力下的融点及 沸点连接起来，就得到融解线AB 和汽化线AC。
融解线AB 显示融点与压力的关系， 它划分了固态与液态的区域。 汽化线AC 显示了沸点与压力的关系， 划分了气态与液态的区域。 升华线AD 表示升华温度与压力的关系 划分了固态与液态的区域。 这三线称为相平衡曲线
二、水蒸气的p-v图，T-s图 ｐ127
一点，二线，三区，五态
p
pc
C C a3 b3 c3 d 3 e3 T Tc Tc b3 c3 d 3 a2 b2 c2 d 2 e2 d2 Tc b2 c2 d1 a1 b1 c1 d1 e1 A c1 b1 B B a a a3 1 2 A s v
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
工程热力学-第7章水蒸气
2018-6-4
0.005 MPa
ts=32.879 ℃ v’=0.001 005 3, v”=28.191
h’=137.72, h”=2 560.6 s’=0.4761, s”=8.3930
v
h
s
m3/kg
kJ/kg
kJ/(k g·K)
0.0010002 -0.05 -0.0002 0.0010003 42.01 0.1510
湿蒸汽区，T = Ts，直线 过热蒸汽区，斜率随T增 大而增大
30/60
2）定温线群
h T v p
s T
sT
Ts
直线，与等压线重合
过热蒸汽区：
2018-6-4
V
1 v
v T
p
h s T
T
1
V
T
等温线较等压线平坦， 低压时趋于水平。
体积膨胀系数
●查图表或由专用程序计算 ●压力不太高时，可近似
ht cpt
st
cp
ln T 273.16
3. 饱和水和饱和水蒸气(ps和ts) 查图表或由专用程序计算
4. 过热蒸汽（p，t）
查图表或由专用程序计算。
注意：过热蒸汽不可用类似未饱和
2018-6-4 水的近似式，因cp变化复杂。
20/60
5. 湿饱和蒸汽
AC线：汽化曲线 AB线：融解曲线
AD线：升华曲线
两个关键点：C、A
C点：临界点
A点：三相点 固、液、汽三相共存点
三个物相区：固相区、液相区、
2018-6-4
汽相区
23/60
二、水定压加热汽化过程的p-v图及T-s图
上界限线
pcr 22.12 MPa 两线 下界限线
工程热力学与传热学水蒸气的热力性质
水蒸气在动力工程中广泛应用于蒸汽 轮机，通过将水加热至沸腾状态产生 水蒸气，推动蒸汽轮机转动，从而将 热能转化为机械能。
蒸汽锅炉
蒸汽锅炉是产生水蒸气的关键设备， 通过燃烧燃料将水加热至沸腾产生水 蒸气，用于推动各种动力机械。
化工工程
化学反应
在化工工程中，水蒸气常作为反 应物或催化剂参与各种化学反应 ，如合成氨、硫酸等。
工程热力学与传热学水蒸气的热力 性质
目 录
• 水蒸气的形成与性质 • 水蒸气的热力学性质 • 水蒸气的传热性质 • 水蒸气在工程中的应用
01 水蒸气的形成与性质
水蒸气的定义
总结词
水蒸气是水的气态形式，由液态水或固态冰经过蒸发或升华 而来。
详细描述
水蒸气是大气中水分子以气态形式存在的一种状态，是水的 一种基本相态。当液态水受到热能作用时，会蒸发成水蒸气 ；而当固态冰受到足够的热量时，也会升华成水蒸气。
过热蒸汽比容
超过饱和蒸汽比容的蒸汽比容，与饱和蒸汽比容和过热度有关。
比容变化对水蒸气的影响
水蒸气的比容变化会影响其压力和温度变化，进而影响热力学过程 和传热过程。
水蒸气的焓
焓的定义
水蒸气的焓是指其具有的热量和压力势能的总和。
焓的计算公式
对于一定质量的水蒸气，焓的计算公式为 $H = h_v + P times V$，其中 $h_v$ 为水蒸气的 比焓，$P$ 为压力，$V$ 为比容。
焓对水蒸气过程的影响
在热力学过程中，水蒸气的焓值变化会影响其吸热量和做功量，进而影响过程进行的方向 和效率。
水蒸气的熵
01
熵的定义
水蒸气的熵是指其内部无序程度的度量。
02
熵的计算公式
对于一定质量的水蒸气，熵的计算公式为 $S = s_v + P times V$，其
蒸汽锅炉
蒸汽锅炉是产生水蒸气的关键设备， 通过燃烧燃料将水加热至沸腾产生水 蒸气，用于推动各种动力机械。
化工工程
化学反应
在化工工程中，水蒸气常作为反 应物或催化剂参与各种化学反应 ，如合成氨、硫酸等。
工程热力学与传热学水蒸气的热力 性质
目 录
• 水蒸气的形成与性质 • 水蒸气的热力学性质 • 水蒸气的传热性质 • 水蒸气在工程中的应用
01 水蒸气的形成与性质
水蒸气的定义
总结词
水蒸气是水的气态形式，由液态水或固态冰经过蒸发或升华 而来。
详细描述
水蒸气是大气中水分子以气态形式存在的一种状态，是水的 一种基本相态。当液态水受到热能作用时，会蒸发成水蒸气 ；而当固态冰受到足够的热量时，也会升华成水蒸气。
过热蒸汽比容
超过饱和蒸汽比容的蒸汽比容，与饱和蒸汽比容和过热度有关。
比容变化对水蒸气的影响
水蒸气的比容变化会影响其压力和温度变化，进而影响热力学过程 和传热过程。
水蒸气的焓
焓的定义
水蒸气的焓是指其具有的热量和压力势能的总和。
焓的计算公式
对于一定质量的水蒸气，焓的计算公式为 $H = h_v + P times V$，其中 $h_v$ 为水蒸气的 比焓，$P$ 为压力，$V$ 为比容。
焓对水蒸气过程的影响
在热力学过程中，水蒸气的焓值变化会影响其吸热量和做功量，进而影响过程进行的方向 和效率。
水蒸气的熵
01
熵的定义
水蒸气的熵是指其内部无序程度的度量。
02
熵的计算公式
对于一定质量的水蒸气，熵的计算公式为 $S = s_v + P times V$，其
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
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
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
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
第7章水蒸汽
第七章水蒸汽水蒸汽是人类在热力发动机中最早应用的工质，虽然后来也应用其他的工质，但是由于水蒸汽易于获得，价格低廉、无污染等优点，至今仍然是工业上广泛使用的工质。
水蒸汽在某些条件下可以当做理想气体来处理，例如空气中的水蒸汽，内燃机燃气中的水蒸汽等，由于水蒸气的分压力比较低或者温度较高，当做理想气体来处理不会有太大的偏差，但是大多数情况下我们使用的水蒸汽离液态不远，分子间的作用力和分子本身的体积不可忽略，因此不能当做理想气体来处理。
水蒸汽的热力性质比理想气体复杂的多，不能用简单的公式来计算，在工程计算中，不能单纯的利用数学方法计算，而是采用查取图表的方式来解决，这些图表是理论分析与实验相结合的方法，得出水蒸汽热力性质的复杂公式，由计算结果经过实验验证编制而成的。
本章主要介绍水蒸汽产生的一般原理，水蒸汽参数的确定，水蒸汽图表的结构和应用，计算水蒸汽在热力过程中传递的功和热量。
7．1 水的相变及相图一、饱和温度和饱和压力液体分子和气体分子一样处于紊乱的热运动中，当液体分子处于一个能够承受一定压力的容器中时，随时有液体表面附近的动能较大的分子克服表面张力扩散到上部空间，同时，上部空间的蒸汽分子也会与液面碰撞而回到液面，凝成液体。
这就是气化（蒸发）与液化（凝结）的过程。
气化时，分子带走了液体的能量，液体内分子的平均动能减小，气化速度降低，要维持气化的持续进行，就需要加热来提供热量。
可见，气化速度取决于液体的温度。
液化过程取决于上部蒸汽分子的压力，蒸汽分子越多，蒸汽压力也就越大，与液面碰撞的几率越大。
气化与液化到一定程度时会达到动态平衡，此时的状态称为饱和状态。
上部的蒸汽称为饱和蒸汽，饱和蒸汽的压力称为饱和压力，下部液体称为饱和液体，温度叫做饱和温度。
饱和温度和饱和压力一一对应。
若温度变化，气化速度会发生变化，会达到新的平衡状态。
饱和蒸汽的特点是，在一定容积下，不能再含有更多的蒸汽，如果再有蒸汽加入，就必定有一部分蒸汽凝结，饱和蒸汽致命由此而来。
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现以水为例分析纯物质的三态变化。
7-1 纯物质的相变与相图
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态
水的三态： 冰、水、蒸汽
三相之间的变化：
升华 （卫生球）
溶解
汽化
固态
液态
气态
凝固
液化
凝化 （霜）
在一定压力下，对固态冰不断加热，冰将经历三个过程 变为过热水蒸气。
融解过程：冰融化为水 ，冰全部融化之前为冰水两相， 保持融点温度不变。
若蒸发在封闭的容器中进行，随着蒸发的进 行，液面上方的蒸气分子越来越多，其碰撞液面 的机率也越来越多，使凝结速度加快。当蒸发速 度等于凝结速度时，汽、液两相达到动平衡，这 时空间内蒸气分子浓度不再改变，这种两相平衡 状态叫饱和状态。这时相应的有饱和蒸气、饱和 液体、饱和温度ts、饱和压力Ps。
饱和蒸气+饱和水=湿蒸气；
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
7-1 纯物质的相变与相图
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态 水的三态： 冰、水、蒸 汽
自然界中大多数纯物质都以三种聚集态存在： 固相、液相、气相，如CO2、H2O等。物质的 存在状态与它存在的环境有关，如水低温时呈 固态，高温时呈气态。
Ts=113.32 ℃
若在一定压力下，对液体加热，当T达到该 P对应的饱和温度ts时，液体内部产生大量气泡 （开锅），这些气泡不断产生，扩大，上升到 液面破裂，随之大量蒸气进入液面上方的空间， 这就是沸腾 ，它是液体内部发生的急剧汽化过 程。 相应压力所对应的饱和温度，就是沸点。 不同的压力将有不同的沸点， ts和Ps 一一对应。 （高压锅的好处）。
不含饱和水的饱和蒸气叫干饱和蒸气。
Ts与Ps有一一对应的关系：ts=f(Ps)
若Ps变化时，平衡将被打破，然后经一热力过 程达到新的平衡
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
ps
ps=1.01325bar 青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃
汽化与饱和
1.汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
汽化 蒸发：汽液表面上的汽化(任何温度) 沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
(只有在沸点时, 气体和液体均处在饱和状态下）
因为分子自由热运动，液体表面总有一些较大动能的分子克 服表面张力，脱离液面到自由空间去，所以任何温度下汽化均可 发生。蒸发速度与温度、表面积、液面风速有关。在蒸发过程中， 液面上方的蒸气分子总有可能碰撞液面而返回液体，所以凝结过 程也同样进行。只是一般的蒸发都是在自由空间中进行的，液表 有大量其它气体，蒸气的分子密度小，分压力低，其凝结速度小 于蒸发速度，总的效果是呈蒸发的过程。
固态 a
液态 气态
ab段 冰的定压加热 b为融点 be段 水的定压加热 e为沸点 el段 气的定压加热
当压力变化时，b,e点位置相 应变化。将不同压力下的融点及 沸点连接起来，就得到融解线AB 和汽化线AC。
融解线AB沸点与压力的关系， 划分了气态与液态的区域。
2.饱和水定压汽化阶段.(ts、PS均不变.）
饱和水→（饱和水+饱和水蒸气）湿饱和蒸汽→干饱和蒸汽 干度 ：把1Kg湿蒸汽中所含蒸汽的质量称为湿蒸汽的干度,用x表示
x
干饱和蒸汽质量＝ mv 湿饱和蒸汽质量 mv mf
汽化阶段,容器内的温度ts恒定.吸收的热量用于由水变为汽 所需要的能量和对外做膨胀功.
当压力降低时，AB与AC两线逐渐接近，并交于A点。 A点是固、液、汽三态共存的状态，称为三相点。 若在低于三相点的压力之下对冰定压加热（m点），当t到一 定的值td，冰将从固相直接变为气相． 将不同压力下时对应的升华温度点d相连就得到升华曲线AD。
思考题
ptp 611.2Pa,Ttp 273.16K １. 有没有500ºC的水？ 没有。t >tc=374.16 ℃ ２. 有没有-3 ℃ 的蒸 汽？有
融点：在一定压力下，固体开始融解时的温度。 汽化过程：水汽化为蒸气，水全部汽化之前为水气两相，
保持沸点温度不变。 沸点：在一定压力下，液体开始汽化时的温度。
过热过程:水全部变为气后再继续加热，蒸气变为过热蒸 气，温度将升高，高于沸点温度。
上述相变过程表示在P—t图上，称为相图。
P125 图7-1所示
第七章 水蒸气
•
刚刚脱离液态或距液态较近的气体物
质，因其分子间作用力大不能看作理想气体。
如工程中常用的水蒸气、氨气、氟里昂等。水
蒸气是热能工程中使用最早、应用广泛的一种
工质。它具有良好的热力性质，并且廉价、易 得、无污染。
• 本章主要介绍水蒸气的形成过程、状态参
数的确定、水蒸气图表结构和应用及相关计算。
沸腾现象不仅可用加热方法实现，用减压的 方法也可以。若将高温水减压，使其压力降低 到对应热水温度的饱和压力以下时也会达到沸 腾状态。（90℃水内地不沸腾，高原上就是沸 腾的）
7-2. 水蒸气的定压发生过程
一.水蒸气的定压发生过程. (p127图＼板书）
1.水的定压预热阶段. (t0→ts水由不饱和水→饱和水)
定P下将1Kg饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需要的
基本知识点 水蒸气的产生过程、水蒸气状态参数的 确定、水蒸气图表的结构和应用、水蒸气在
热力过程中功量和热量的计算。
本章重点： 工业上水蒸气的定压生成过程，学会使用水 蒸气热力学性质的图表，并能熟练的运用于
各种热力过程的计算。
一般水蒸气是实际气体!
水蒸气 在空气中含量极小，可当作理想气体
一般情况下，为实际气体，使用图表
升华线AD 表示升华温度与压力的关系 划分了固态与液态的区域。
这三线称为相平衡曲线
固态 a
液态 气态
ab段 冰的定压加热 b为融点 be段 水的定压加热 e为沸点 el段 气的定压加热
当压力变化时，b,e点位置相 应变化。将不同压力下的融点及 沸点连接起来，就得到融解线AB 和汽化线AC。
AC线上方端点C是临界点.如t>tc,则无论压力多大都不能使它变为 液体。
7-1 纯物质的相变与相图
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态
水的三态： 冰、水、蒸汽
三相之间的变化：
升华 （卫生球）
溶解
汽化
固态
液态
气态
凝固
液化
凝化 （霜）
在一定压力下，对固态冰不断加热，冰将经历三个过程 变为过热水蒸气。
融解过程：冰融化为水 ，冰全部融化之前为冰水两相， 保持融点温度不变。
若蒸发在封闭的容器中进行，随着蒸发的进 行，液面上方的蒸气分子越来越多，其碰撞液面 的机率也越来越多，使凝结速度加快。当蒸发速 度等于凝结速度时，汽、液两相达到动平衡，这 时空间内蒸气分子浓度不再改变，这种两相平衡 状态叫饱和状态。这时相应的有饱和蒸气、饱和 液体、饱和温度ts、饱和压力Ps。
饱和蒸气+饱和水=湿蒸气；
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
7-1 纯物质的相变与相图
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态 水的三态： 冰、水、蒸 汽
自然界中大多数纯物质都以三种聚集态存在： 固相、液相、气相，如CO2、H2O等。物质的 存在状态与它存在的环境有关，如水低温时呈 固态，高温时呈气态。
Ts=113.32 ℃
若在一定压力下，对液体加热，当T达到该 P对应的饱和温度ts时，液体内部产生大量气泡 （开锅），这些气泡不断产生，扩大，上升到 液面破裂，随之大量蒸气进入液面上方的空间， 这就是沸腾 ，它是液体内部发生的急剧汽化过 程。 相应压力所对应的饱和温度，就是沸点。 不同的压力将有不同的沸点， ts和Ps 一一对应。 （高压锅的好处）。
不含饱和水的饱和蒸气叫干饱和蒸气。
Ts与Ps有一一对应的关系：ts=f(Ps)
若Ps变化时，平衡将被打破，然后经一热力过 程达到新的平衡
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
ps
ps=1.01325bar 青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃
汽化与饱和
1.汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
汽化 蒸发：汽液表面上的汽化(任何温度) 沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
(只有在沸点时, 气体和液体均处在饱和状态下）
因为分子自由热运动，液体表面总有一些较大动能的分子克 服表面张力，脱离液面到自由空间去，所以任何温度下汽化均可 发生。蒸发速度与温度、表面积、液面风速有关。在蒸发过程中， 液面上方的蒸气分子总有可能碰撞液面而返回液体，所以凝结过 程也同样进行。只是一般的蒸发都是在自由空间中进行的，液表 有大量其它气体，蒸气的分子密度小，分压力低，其凝结速度小 于蒸发速度，总的效果是呈蒸发的过程。
固态 a
液态 气态
ab段 冰的定压加热 b为融点 be段 水的定压加热 e为沸点 el段 气的定压加热
当压力变化时，b,e点位置相 应变化。将不同压力下的融点及 沸点连接起来，就得到融解线AB 和汽化线AC。
融解线AB沸点与压力的关系， 划分了气态与液态的区域。
2.饱和水定压汽化阶段.(ts、PS均不变.）
饱和水→（饱和水+饱和水蒸气）湿饱和蒸汽→干饱和蒸汽 干度 ：把1Kg湿蒸汽中所含蒸汽的质量称为湿蒸汽的干度,用x表示
x
干饱和蒸汽质量＝ mv 湿饱和蒸汽质量 mv mf
汽化阶段,容器内的温度ts恒定.吸收的热量用于由水变为汽 所需要的能量和对外做膨胀功.
当压力降低时，AB与AC两线逐渐接近，并交于A点。 A点是固、液、汽三态共存的状态，称为三相点。 若在低于三相点的压力之下对冰定压加热（m点），当t到一 定的值td，冰将从固相直接变为气相． 将不同压力下时对应的升华温度点d相连就得到升华曲线AD。
思考题
ptp 611.2Pa,Ttp 273.16K １. 有没有500ºC的水？ 没有。t >tc=374.16 ℃ ２. 有没有-3 ℃ 的蒸 汽？有
融点：在一定压力下，固体开始融解时的温度。 汽化过程：水汽化为蒸气，水全部汽化之前为水气两相，
保持沸点温度不变。 沸点：在一定压力下，液体开始汽化时的温度。
过热过程:水全部变为气后再继续加热，蒸气变为过热蒸 气，温度将升高，高于沸点温度。
上述相变过程表示在P—t图上，称为相图。
P125 图7-1所示
第七章 水蒸气
•
刚刚脱离液态或距液态较近的气体物
质，因其分子间作用力大不能看作理想气体。
如工程中常用的水蒸气、氨气、氟里昂等。水
蒸气是热能工程中使用最早、应用广泛的一种
工质。它具有良好的热力性质，并且廉价、易 得、无污染。
• 本章主要介绍水蒸气的形成过程、状态参
数的确定、水蒸气图表结构和应用及相关计算。
沸腾现象不仅可用加热方法实现，用减压的 方法也可以。若将高温水减压，使其压力降低 到对应热水温度的饱和压力以下时也会达到沸 腾状态。（90℃水内地不沸腾，高原上就是沸 腾的）
7-2. 水蒸气的定压发生过程
一.水蒸气的定压发生过程. (p127图＼板书）
1.水的定压预热阶段. (t0→ts水由不饱和水→饱和水)
定P下将1Kg饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需要的
基本知识点 水蒸气的产生过程、水蒸气状态参数的 确定、水蒸气图表的结构和应用、水蒸气在
热力过程中功量和热量的计算。
本章重点： 工业上水蒸气的定压生成过程，学会使用水 蒸气热力学性质的图表，并能熟练的运用于
各种热力过程的计算。
一般水蒸气是实际气体!
水蒸气 在空气中含量极小，可当作理想气体
一般情况下，为实际气体，使用图表
升华线AD 表示升华温度与压力的关系 划分了固态与液态的区域。
这三线称为相平衡曲线
固态 a
液态 气态
ab段 冰的定压加热 b为融点 be段 水的定压加热 e为沸点 el段 气的定压加热
当压力变化时，b,e点位置相 应变化。将不同压力下的融点及 沸点连接起来，就得到融解线AB 和汽化线AC。
AC线上方端点C是临界点.如t>tc,则无论压力多大都不能使它变为 液体。