工程热力学第七章第一部分 水蒸汽

1、第七章第七章 水和水蒸气的性质水和水蒸气的性质 The property of water and vapor 水和水蒸气是实际气体的代表水和水蒸气是实际气体的代表 水蒸气水蒸气 在空气中含量极小，当作在空气中含量极小，当作理想气体理想气体 一般情况下，为一般情况下，为实际气体实际气体，使用图表，使用图表 18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质世纪，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、化工的工质目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质 优点优点: 便宜，易得，无毒，便宜，易得，无毒， 膨胀性能好，传热性能好膨胀性能好，传

2、热性能好 是其它实际气体的代表是其它实际气体的代表 本章主要内容本章主要内容 1. 实际工质的物性实际工质的物性 3. 水蒸气图表的结构和应用水蒸气图表的结构和应用 4. 水蒸气热力过程水蒸气热力过程 2. 水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程 水蒸水蒸气气蒸气蒸气蒸蒸汽汽 SteamVapor 7-1 7-1 纯物质的热力学面及相图纯物质的热力学面及相图 物质三种聚集状态：物质三种聚集状态：固态固态、液态液态、 气态气态 热力学面：热力学面：以以p,v,T表示的物质各种状态表示的物质各种状态 的曲面的曲面 水的三态：水的三态：冰冰、 水水、 蒸汽蒸汽 Pure substance Solid L

3、iquid Gas Ice Water Steam 水的热力学面水的热力学面 两相区两相区 单相区单相区 气 液 固 p v T 六个区：三个单相区、三个两相区六个区：三个单相区、三个两相区 液-气 固-气 固-液 p v T 饱和线、三相线和临界点饱和线、三相线和临界点 p v 四个线：三个饱和线、一个三相线四个线：三个饱和线、一个三相线 饱和气线 三相线 饱和液线 饱和固线 T 临界点 一个点：一个点：临界点临界点 tptp 611.2Pa,273.16KpT Saturation lineTriple line 临界点临界点Critical point c o c 3 c 22.129M

4、Pa 647.30K (374.15 C) m 0.00326 kg p T v 水的水的 临界临界 点状点状 态态 饱和液线与饱和气线的交点饱和液线与饱和气线的交点 气液两相共存的气液两相共存的pmax,Tmax 等温线是鞍点等温线是鞍点 c c 2 2 T T 0,0 pp vv 临临 界界 点点 纯物质的纯物质的p p- -T T相图相图 p p TT 液液 液液 气气 气气 固固 固固 水水一般物质一般物质 三相点三相点 三相点三相点 临界点临界点 临界点临界点 流体流体流体流体 升华线升华线升华线升华线 凝固线凝固线 凝固线凝固线 汽化线汽化线汽化线汽化线 p p- -T T dia

5、gram of pure substances p T Liquid Vapor Solid Triple point Critical point Fluid Sublimation Melting Vaporization 思考题思考题 没有。没有。t374.16 有有 3. 有没有有没有500C的水的水？ 1. 溜冰冰刀溜冰冰刀 2. 北方冬天晾在外边的衣服，北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相是否经过液相 4. 有没有有没有-3 的蒸汽的蒸汽？ 5. 一密闭容器内有水的汽液混合物，对其一密闭容器内有水的汽液混合物，对其 加热，是否一定能变成蒸汽？加热，是否一定能变成蒸汽？ 纯物质的纯物

6、质的p p- -T T相图相图 p p TT 液液 液液 气气 气气 固固 固固 水水一般物质一般物质 三相点三相点 三相点三相点 临界点临界点临界点临界点 流体流体流体流体 c o c 3 c 22.129MPa 647.30K (374.15 C) m 0.00326 kg p T v 饱和线、三相线和临界点饱和线、三相线和临界点 p v 饱和气线 三相线 饱和液线 饱和固线 T 临界点 7-2 7-2 汽化与饱和汽化与饱和 沸腾：沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化表面和液体内部同时发生的汽化 ( (气体和液体均处在饱和状态下气体和液体均处在饱和状态下) ) 汽化汽化: 由液态变成气态的物

7、理过程由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化不涉及化学变化) 蒸发：蒸发：汽液表面上的汽化汽液表面上的汽化 Boil Vaporization 饱和状态饱和状态Saturation state 饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和状态：汽化与凝结的动态平衡 饱和温度饱和温度Ts 饱和压力饱和压力ps 一一对应一一对应 放掉一些水，放掉一些水，Ts不变，不变， ps？ Ts ps ps=1.01325bar Ts=100 青藏青藏ps=0.6bar Ts=85.95 高压锅高压锅ps=1.6barTs=113.32 Saturation temperature Saturation press

8、ure 纯物质的纯物质的p p- -T T相图相图 p p TT 液液 液液 气气 气气 固固 固固 水水一般物质一般物质 三相点三相点 三相点三相点 临界点临界点临界点临界点 流体流体流体流体 汽化线汽化线汽化线汽化线 7-3 7-3 水蒸气的定压发生过程水蒸气的定压发生过程 t ts v vv = vv = vv v v 未饱和水未饱和水 饱和水饱和水 饱和湿蒸汽饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽饱和干蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽 h hh = hh = hh h h s ss = ss = ss s s 水预热水预热汽化汽化过热过热 水蒸气定压发生过程说明水蒸气定压发生过程说明 (1) () QUWUpdV Up VUpVH (2) fg 0SSS (3) 理想气体理想气体( )hf T 实际气体汽化时，实际气体汽化时，TTs不变，但不变，但h增加增加 hh 汽化潜热汽化潜热 (4) 未饱和水未饱和水 过冷度过冷度 s ttt 过冷 过冷水过冷水 过热蒸汽过热蒸汽 过热度过热度 s ttt 过热 只有熵加热时永远增加只有熵加热时永远增加 State of Liquid and vapor 未饱和液，过冷液未饱和液，过冷液 饱和液饱和液 饱和湿蒸气饱和湿蒸气 饱和蒸气饱和蒸气 过热蒸气过热蒸气 Saturated liquid Sat