工程传热学-第十一章水蒸气.ppt

第十一章 水蒸气及蒸汽动力循环,蒸汽动力装置是一种典型的以离液态不远的水蒸气为工质的能量转换设备由于在工作过程中水蒸气经常要发生物相的变化，因此其状态变化关系要比理想气体复杂得多，不可能象理想气体那样用简单的数学公式求解一般都利用水蒸气热力性质表或图按各参数间的一般关系分析水蒸气热力过程的状态变化及能量转换关系本章主要讲述有关的水蒸气图表的结构及使用方法和水蒸气热力过程11 —1 水蒸气的发生过程,工业上所用的水蒸气都是由各种锅炉生产的而锅炉中水蒸气的发生过程可看作是定压加热过程，可分为三个阶段：水的预热、水的汽化和水蒸气的过热下面取1kg水定压受热而生成水蒸气的过程按上述三个阶段进行讨论一、水蒸气的定压发生过程,(一)水的定压预热过程定压预热过程中使水由0.01℃上升到饱和温度TS加热所需的热量 称为水的液体热，用q′表示定压预热过程的压力越高对应的饱和温度也越高水的液体热就越大定压预热过程的能量转换关系可以表示为式中上角标 ' 表示饱和水的状态二 水蒸气发生过程中的能量关系,当定压预热过程的压力不高，而相应地饱和温度不高时，v′≈v0.01，于是上式可近似地表示为国际水蒸气性质会议规定取水的三相点状态下内能的数值为零。

而在一般情况下，温度为0.01℃时水的内能均可近似地取为零在压力不高时，还可把0.01℃时水的焓也近似地取为零二)水的定压汽化过程汽化过程中饱和水和饱和水蒸气的温度和压力都保持不变1kg饱和水定压汽化成为饱和水蒸气所需的热量称为汽化潜热，用L表示汽化过程压力越高汽化潜热数值越小临界压力下，汽化潜热为零式中上角标 ″ 表示饱和水蒸气的状态三)定压过热过程对饱和水蒸气继续加热，水蒸气的温度便升高到高于饱和温度的数值这种水蒸气称为过热水蒸气三、水蒸气的T-s图,一点（临界点）; 两线（上、下界线）; 三区（液态区、湿蒸汽区、汽态区）; 五态（未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽）,s,四、水蒸汽的饱和状态,处于饱和状态的饱和水与饱和水蒸气共存的混合物称为湿饱和蒸汽，而把纯粹的饱和水蒸汽称为干饱和蒸汽通常把湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数称为干度用x表示按此定义有：,11-2 水蒸汽的热力性质表和图,水蒸汽的热力性质比较复杂，根据理论分析及实验结果所建立的水蒸气的状态方程式往往包含有很多函数项及很多系数因此很难直接利用这种方程式通过简单的数学运算来求取水蒸气的状态变化关系常用的水蒸气热力性质表有饱和水及干饱和蒸汽表、未饱和水及过热蒸汽表。

饱和水及干饱和蒸汽表通常分为两种，一种按温度排列；一种按压力排列 利用这两个表还可以根据给定的湿蒸汽的某个参数或干度x，确定湿饱和蒸汽的各参数饱和水与干饱和蒸汽表,水蒸气的h-s图 c:临界点 x=0:饱和水线 x=1:干饱和蒸汽线 定压线 定温线 定容线 定干度线,11—3 水蒸气的热力过程,分析水蒸气热力过程的目的主要是确定该过程中的能量转换关系，包括过程中工质所作的功、工质接受的热量以及工质的内能和焓的变化等数值的分析及计算为此还必须确定过程中工质状态参数的变化 而求解水蒸气的状态变化关系，则只能借助水蒸气表及图，根据给定的过程特点来确定各状态的参数一)定容过程定容过程中工质的比容不变,(二)定压过程定压过程中工质的压力不变,（三）定温过程 定温过程中工质的温度不变,(四) 定熵过程 绝热过程中工质的熵不变,例11-2,设水蒸气在过热器中定压吸热，由初始状态1的p1＝6MPa，x1＝0.98升温到t2=500℃，试求水蒸气所吸收的热量解： p1＝6MPa ，根据饱和水蒸气表查得 h’=1213.3kJ／kg，h”＝2783.82kJ/kgp2＝6MPa 、t2=500℃，查过热水蒸气表： h2=3420.6kJ/kg,。