水蒸气的形成过程ppt课件

1、 水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程5.1 5.1 水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程5.2 5.2 水蒸气的状态参数水蒸气的状态参数5.3 5.3 水蒸气的基本热力过程水蒸气的基本热力过程第五章第五章 水蒸气水蒸气5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程汽化汽化物质由液态转变为汽态的过程。物质由液态转变为汽态的过程。汽化方式汽化方式蒸发：汽化过程在液体表面发生。蒸发：汽化过程在液体表面发生。沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生. . 汽化与凝结汽化与凝结凝结：物质由汽态转变为液态的过程。凝结的速度凝结：物质由汽态转变为液态的过程。凝结的速度取决于空间蒸

2、汽的压力。取决于空间蒸汽的压力。饱和状态：饱和状态：液体分子脱离其表面的液体分子脱离其表面的汽化速度汽化速度汽体分子回到液体中汽体分子回到液体中的凝结速度的凝结速度这时液体与蒸汽处于动态这时液体与蒸汽处于动态平衡状态，称为饱和状态平衡状态，称为饱和状态饱和液体饱和液体饱和蒸汽饱和蒸汽5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程饱和温度和饱和压力：饱和温度和饱和压力： 处于饱和状态的汽、液温度相同，称为饱处于饱和状态的汽、液温度相同，称为饱和温度和温度ts，蒸汽的压力称为饱和压力，蒸汽的压力称为饱和压力ps ts上升，上升， ps上升；上升； ps上升，上升， ts上升。上升。结论：一定的饱和温

3、度对应于一定的饱和压结论：一定的饱和温度对应于一定的饱和压力，反之也成立，即两者间存在单值关系。力，反之也成立，即两者间存在单值关系。sstfp5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程未饱和水状态未饱和水状态 饱和水状态饱和水状态 湿饱和蒸汽状态湿饱和蒸汽状态 干饱和蒸汽状态干饱和蒸汽状态 过热蒸汽状态过热蒸汽状态过热阶段过热阶段水蒸汽的定压生成过程水蒸汽的定压生成过程饱和水的汽化阶段饱和水的汽化阶段水的预热阶段水的预热阶段水的定压加热过程水的定压加热过程 5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程预热阶段预热阶段饱和水饱和水未饱和水过冷水）未饱和水过冷水）状态及状态参数：状态及状态参数

4、：hhssvvttconstps.hhssvvttconstps.这个阶段所需的热量称为液体热这个阶段所需的热量称为液体热 ql ql5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程汽化阶段汽化阶段干饱和蒸汽干饱和蒸汽饱和水饱和水湿湿( (饱和饱和) )蒸汽蒸汽湿饱和蒸汽：饱和水与湿饱和蒸汽：饱和水与饱和蒸汽混合物饱和蒸汽混合物hhssvvttconstps.hhhsssvvvttconstps .hhssvvttconstps . 这个阶段所需的热量称为汽化潜热这个阶段所需的热量称为汽化潜热 g g5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。湿蒸汽中饱和蒸汽所占

5、的质量百分比。gfgmmmx5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程干度干度x x：过热阶段过热阶段过热蒸汽过热蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽hhssvvttconstps .hhssvvttconstps .这个阶段所需的热量称为过热热这个阶段所需的热量称为过热热 qsup qsup。t-tst-ts称为过热度称为过热度5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程1Ts11x1lqrsT2suqs s 水的定压预热阶段水的定压预热阶段 液体热液体热0kJ/kglqh h 饱和水的定压汽化过程饱和水的定压汽化过程 汽化潜热汽化潜热kJ/kgr hh kJ/kgsr T s s5.15.1水蒸气的

6、产生过程水蒸气的产生过程水蒸汽的定压过热过程水蒸汽的定压过热过程过热过热2kJ/kgsuqhh0220( ) ( ) ()lsuq qr qh hh hhhhh 1kg1kg水从水从1 1状态被加热到状态被加热到2 2状态所吸收的热量状态所吸收的热量: :5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程C2010pv2122x1x1xcTTC1020Ts11x122x2xcTcp水蒸汽的水蒸汽的p-vp-v图和图和T-sT-s图图5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数 水及水蒸汽的参数计算中不必求其绝对值，仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点

7、。国际水蒸汽会议规定，水的三相点即273.16K的液相水作为基准点，规定其热力学能及熵为0，即对于t0=ttp=273K、p0=ptp=611.7Pa的饱和水有： 水与水蒸汽表水与水蒸汽表二二. . 温度为温度为0.01oC0.01oC、压力为、压力为P P的过冷水的过冷水 忽略水的压缩性，即比体积忽略水的压缩性，即比体积v v不变，又温度不变，不变，又温度不变，那么那么: : uo=u0=0, w=0 q=0 uo=u0=0, w=0 q=0 so=so=0, h0= uo+p0 v0=0 so=so=0, h0= uo+p0 v0=0kgkJvpuhkgmvKkgkJskgkJu/0/00

8、100021. 0)/(0/0000030005.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数三三. . 温度为温度为t t、压力为、压力为P P的未饱和水的未饱和水TdTcTqsqhhdTcqpTTTp16.27316.273016.273 shql饱和水状态：饱和水状态：5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数四四. . 压力为压力为P P的干饱和蒸汽的干饱和蒸汽) () () (vvpuuhhssTssxxxTxssxxssxhhxxhhxvvxxvv)1 ()1 ()1 (五五. . 压力为压力为p p的湿饱和蒸汽的湿饱和蒸汽5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数六六

9、. . 压力为压力为P P的过热蒸汽的过热蒸汽 过热度：过热度：t tst tsTTpsTpTTpsSsTdTcTTdTcsqhhdTcq16.273supsup5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数7 74 4水蒸汽表和图水蒸汽表和图 水与水蒸汽的状态参数水与水蒸汽的状态参数p、v、t、h、s均可从水均可从水蒸汽图表中查到，图表中没有的参数，可根据蒸汽图表中查到，图表中没有的参数，可根据参数间的一般关系计算得到，如参数间的一般关系计算得到，如u 按按 u=h-pv 计算。计算。 热力学性质表很简单，它是把热力学性质以一一热力学性质表很简单，它是把热力学性质以一一对应的表格形式表示出

10、来，其特点表现在：对确定对应的表格形式表示出来，其特点表现在：对确定点数据准确，但对非确定点需要内插计算，一般用点数据准确，但对非确定点需要内插计算，一般用直线内插。直线内插。 5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数内插法介绍内插法介绍xy2y2x1y1x1 12 2知知1122,ax y xyx求求?ay axay2y1yay1ayyhh由图可看出由图可看出两三角形相似，对应边成比例。两三角形相似，对应边成比例。21211ayyhxxxx12121axxhyyxx112121aaxxyyyyxx整理得整理得所以所以有有5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数 知知p,tp,

11、t）, ,判断水或蒸汽所处的状态判断水或蒸汽所处的状态 查饱和表得已知压力或温度下的饱和温度查饱和表得已知压力或温度下的饱和温度ts(p)ts(p)（或饱和压力（或饱和压力ps(t) ps(t) ）：）：过热蒸气）出干度饱和状态或湿蒸气（给未饱和水)()()(pttxpttpttsss 在湿蒸汽区，在湿蒸汽区，p p、t t不是两个独立的变量，因不是两个独立的变量，因此不能由此不能由p p、t t确定状态点。确定状态点。5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数 已知已知p p或或t t及某一比参数及某一比参数y yv v或或s s或或h h）, ,判判断水或蒸汽所处的状态查饱和表得已知

12、压力或断水或蒸汽所处的状态查饱和表得已知压力或温度下的温度下的yy、y”y”： 过热蒸气）湿蒸气（算出干度未饱和水yyxyyyyyyyyyx 在湿蒸汽区干度及其它参数的的计算：在湿蒸汽区干度及其它参数的的计算：)()()(hhxhhssxssvvxvv 5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数xpvThsxc水蒸汽的水蒸汽的h - s图图5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程一一. . 水蒸汽基本过程水蒸汽基本过程二二. . 水蒸汽基本公式水蒸汽基本公式。后三式只用于可逆过程Tdsqvdpwpdvwhquqwhqwuqt

13、pvt定容、定压、定温及定熵四种定容、定压、定温及定熵四种水蒸汽的定压过程水蒸汽的定压过程342pv1工程中的设备工程中的设备: :锅炉、换热器锅炉、换热器过程特点过程特点:p=:p=定值定值过程在图中表示过程在图中表示5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程2Tshs2h2h1134143T-s 图和图和h-s图中的表示图中的表示s1s25.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程能量转换计算能量转换计算wt= 0 q = h 举例：锅炉中，水从举例：锅炉中，水从30、4MPa, 定压加热到定压加热到450。 ts(4MPa)=250.33q = h2-h1vdp

14、hq5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的绝热过程水蒸汽的绝热过程p12pvp2工程中的设备：汽轮机工程中的设备：汽轮机12过程特点过程特点:q=0:q=0过程在图中表示过程在图中表示5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程212Tsp1p2hsp1p221h1h2h22T-s T-s 图和图和h-sh-s图中的表示图中的表示5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程能量转换计算能量转换计算q = 0q = 0t12wh h 212Ts不可逆过程：不可逆过程： 可逆过程：可逆过程： t12whhp1p25.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程

15、水蒸汽的基本热力过程hsp1p221h1h2h22汽轮机内效率汽轮机内效率 12oi12hhhh5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的定温过程水蒸汽的定温过程pv实际设备中很少见实际设备中很少见TCTcT远离饱和线，远离饱和线，接近于理想接近于理想气体气体. .5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程 水蒸汽的定温过程水蒸汽的定温过程12Tshs12可逆过程：可逆过程：qTdsT s twqh水蒸汽的定容过程水蒸汽的定容过程实际设备中不常见实际设备中不常见12pv1TshspT212 vpv例题例题 过热蒸汽由初态过热蒸汽由初态p p=2MPa=2MP

16、a、t t=300=300绝热膨胀到绝热膨胀到 p2= p2=kPa = 0.004MPakPa = 0.004MPa，求此过程中每，求此过程中每kgkg蒸汽所作蒸汽所作 的功及每的功及每kgkg蒸汽膨胀终态蒸汽的干度。蒸汽膨胀终态蒸汽的干度。解解x2x20.7860.7861230252035990kJ/kgswhh 查图法查图法从从 h-s h-s 图上查得图上查得h2h22035kJ/kg,2035kJ/kg,1 12 2h hs sh1h1h2h2x2x2p2p2p1p1t1t1 查表法查表法由由 p p=2MPa=2MPa、t t=300=300，从水蒸气，从水蒸气表表中查得中查得h h=3022.6kJ/kg=3022.6kJ/kg、 s s=6.6748kJ/(kg.K)=6.6748kJ/(kg.K)当当 p2=0.004MPa