工程热力学 课件 第七章 水蒸气

第七章 水蒸气,7-1 饱和温度和饱和压力 水的相变过程 汽化：水由液态转变为气态的过程称为汽化 蒸发：在水表面进行的汽化过程称为蒸发 沸腾：在水表面和内部同时进行的强烈汽化过程称为沸腾 凝结：水由气相转变为液相的过程称为凝结,饱和状态 饱和状态：液态水和蒸汽处于动态平衡的状态 处于饱和状态的蒸汽称为饱和蒸汽，液态水称为饱和水 饱和状态时的温度称为饱和温度，蒸汽压力称为饱和压力 克拉贝隆-克劳修斯方程描述了饱和状态下饱和压力和饱和温度之间的关系,水的相图及三相点 三相点：三条相平衡曲线的交点称为三相点，三相点的自由度为零 水的三相点的平衡压力和温度分别是 ptp=611.659Pa , Ttp=273.16K(ttp=0.01) 三相点液相比体积vtp'=0.00010021m3/kg,7-2 水的定压加热汽化过程 水的定压汽化过程 水的定压沸腾汽化：过冷水饱和水湿饱和蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽 液体热ql ：水在定压下从未饱和状态加热到饱和状态称为预热阶段，所需的热量为液体热 汽化潜热：由饱和水定压加热为干饱和蒸汽所需的热量为汽化潜热 过热热qsup：过热过程中蒸汽吸收的热量称为过热热 干度：在1kg湿蒸汽中含有xkg饱和蒸汽，饱和水为(1-x)kg,过热度：过热蒸汽的温度超过饱和温度之值称为过热度 水的临界压力、临界温度、临界比体积 pcr=22.064MPa , Tcr=373.99 vcr=0.003106m3/kg 水的定压汽化过程在p-v及T-s图上的表示 三个区：过冷水区、湿蒸汽区和过热蒸汽区 两条线：饱和水线和饱和蒸汽线 五个状态：过冷水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽,7-3 水和水蒸汽的状态参数 零点的规定 选定水的三相点，即273.16K的液相水作为基准点，规定该点状态下的液相水的热力学能和熵为零 对于t0=ttp=0.01 , p0=ptp=611.659Pa的饱和水 u0'=0kJ/kg , s0'=0kJ/(kg·K) v0'=0.00100021m3/kg , h0'=0kJ/kg 温度为0.01 、压力为p的过冷水 对于过冷水 v00.001m3/kg , u0=0kJ/kg h00kJ/kg , s00kJ/(kg·K),温度为t、压力为p的饱和水 0.01的水在定压p下加热至ts的饱和水所需液体热 当水的温度小于100 时，cp4.1868kJ/ (kg·K) 当压力与温度较高时，上两式不适用,压力为p的干饱和蒸汽 加热饱和水至压力为p、温度为ts的干饱和蒸汽 汽化潜热为 h'随ts及p的增大而增大，则反之（见图7-6）,压力为p的湿饱和蒸汽 湿蒸汽的压力与温度为饱和压力和饱和温度，h、s、u、v的值均介于饱和水和饱和蒸汽各相应参数之间 p不太大时， 或 或,压力为p的过热蒸汽 一定压力下的过热蒸汽t、v、h、s、u均大于同压力下饱和蒸汽的相应数值 过热度 t = t ts 过热热量,7-4 水蒸汽表和图 水蒸汽表 饱和水和干饱和蒸汽表 按温度排列，列出ps、v'、v“、h'、h“、s'、s“ 按压力排列，列出ts、v'、v“、h'、h“、s'、s“ u = h - pv 未饱和水和过热蒸汽表 以温度和压力为独立变数，列出未饱和水和过热蒸汽的v、h、s u = h - pv,T-s图 水蒸汽的T-s图（见图7-7）由界限曲线划分为湿区和过热区，有定干度线、定压线、定容线和定热力学能线 可据任意两个已知状态参数求得其它各参数 h = u + pv h-s图 水蒸汽的h-s图（见图7-8）可用于计算水蒸汽循环中的功、热量及热效率 湿蒸汽区（湿区）有定压线和定干度线 过热蒸汽区（过热区）有定压线和定温线,7-5 水蒸汽的基本过程 利用图表分析计算水蒸汽的状态变化过程 根据初态的两个已知参数，(p,t)或(p,x)、(t,x)从表或图中查得其它参数 根据过程特征及一个终态参数确定终态，再从表或图上查得其它参数 根据已求得的初、终态参数计算q、u及w 定容过程（v=定值） ，,定压过程（p=定值） ， 或 定温过程（T=定值） ， 定熵过程（可逆绝热过程，s=定值） ，,水蒸汽从初态(p1,t1)定压冷却到终态(p1,x2)的定压过程 水蒸汽从初态(p1,t1)可逆绝热膨胀到p2的过程 水蒸汽的绝热过程写成pvk=定值的形式 取过热蒸汽的k=1.3 干饱和蒸汽的k=1.135 湿蒸汽的k=1.035+0.1x 此法计算误差很大,