热工基础--水蒸气图表及热力过程(精品课件)

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
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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。

此阶段所需的热量称为汽化潜热 此阶段所需的热量称为汽化潜热 r ：r = h'' − h'
过热阶段: 过热阶段: 对饱和蒸气继续加热，水蒸气进入过热状态，温度、 对饱和蒸气继续加热，水蒸气进入过热状态，温度、 焓和熵增加 增加。 焓和熵增加。温度超过同压力下饱和蒸气温度的数 值称过热度 过热度： 值称过热度： D = t − ts 干饱和蒸汽
20
Ⅰ
Tc
2'
T
2x
2"
Ⅲ
Ⅰ
1'
Ⅲ
2' 2x
1x
2"
Ⅱ
Ⅱ 10
1'
1"
1x
1"
20 10
x
x
v
s
水蒸汽的p 图和T 水蒸汽的p-v图和T-s图
如果用前面提到的 功量、 的计算， 如果用前面提到的p-v、T-s图进行功量、热量的计算， 用前面提到的 、 图进行功量 热量的计算 则很不方便。 则很不方便。 工程上常用的是： 图 其也有： 工程上常用的是：h-s图。其也有：上、下界线和临 线簇、 界点，定干度线簇 定温线簇、定压、定容线簇 界点，定干度线簇、定温线簇、定压、定容线簇
饱和水
p = const. t = ts
p = const. t = ts v′ < v < v′′ s′ < s < s′′ h′ < h < h′′
p = const. t = ts v = v′′ s = s′′ h = h′′
= T (s − s ) s
'' '
v = v′ s = s′ h = h′

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 )

1. 定压过程
工程计算中最常遇到。如水在锅炉 中吸热形成水蒸气的过程；水蒸气 通过各种换热器进行热交换的过程 1—2:定压吸热膨胀升温 2—1:定压放热被压缩降温
忽略流动阻力 等不可逆因素
2. 定容过程
1—2过程: 定容吸热升压升温 吸收的热量全部转化为热力学能
3. 定温过程
1—2过程: 定温膨胀; 蒸汽状态由湿蒸汽变为干 饱和蒸汽,再变为过热蒸汽
感谢聆听
水蒸气的基本热力过程
水蒸气的热力过程分析计算步骤
（1）根据已知初态的两个独立参数，在图上（或水蒸气表上）找到代表初态的 点，并查出其它初态参数值。
（2）根据过程条件（沿定压线、定容线、定温线、定熵线）和终态的一个参 数值。找到终态的点，并查出终态的其它参数值。
（3）根据已求的初、终态参数，应用热力学第一和第二定律等基本方程计算 工质与外界传递的能量，即q，w等。
4. 绝热过程
工程计算中最常遇到. 如水蒸气通 过汽轮机膨胀而对外作功；又如水 蒸气通过喷管的过程等
对过热蒸汽，经绝热膨胀， 过热度减小，变为干饱和蒸 汽。若继续膨胀，则变为湿 蒸汽，同时干度会随
因素
例题
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。
解：根据p1、t1及t2在h-s图上确定初、终状态点 （点1和点2)，如图所示，并查得
h1=2850kJ/kg v1=0. 35ｍ3/kg h2=3060kJ/kg U2=0. 44ｍ3/kg
定压过程中 q=h2-h1=3060-2850=210 (kJ/kg) w=p (v2-v1) =0. 6x106x (0. 44-0. 35) =54 (kJ/kg)