工程热力学-第3章 工质的热力性质

1、第三章第三章 工质的热力性质工质的热力性质2对工质的要求对工质的要求: :物质三态中物质三态中气态气态最适宜。最适宜。 1 1）膨胀性）膨胀性 2 2）流动性）流动性 3 3）热容量）热容量 4 4）稳定性，安全性）稳定性，安全性 5 5）对环境友善）对环境友善 6 6）价廉，易大量获取）价廉，易大量获取工质的定义工质的定义：可把实现热能和机械能相互转化的：可把实现热能和机械能相互转化的媒介物质。媒介物质。3.1 理想气体的概念理想气体的概念理想气体的概念理想气体的概念 一种经过科学抽象的假想气体模型，其气体分子一种经过科学抽象的假想气体模型，其气体分子是一些是一些弹性的、不占有容积弹性的、不

2、占有容积的质点，分子相互之的质点，分子相互之间间没有作用力没有作用力（引力和斥力）。引力和斥力）。 理想气体定义理想气体定义 现实中没有理想气体，但是现实中没有理想气体，但是, ,当实际气体当实际气体 p p 0, 0, v v ,T T不太低不太低时时, , 即处于即处于远离液态远离液态的的稀薄稀薄状态时状态时, , 可视为可视为理想气体理想气体。 实例：实例：T 常温常温，p 374.16 有有1. 有没有有没有500C的水的水？2. 有没有有没有-3 的蒸汽的蒸汽？3. 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

3、汽？锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝凝汽汽器器过热器过热器因固相不流动，因固相不流动，更关心汽液两相更关心汽液两相冰蓄冷冰蓄冷沸腾：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) )饱和状态：饱和状态：汽化与凝结的动态平衡汽化与凝结的动态平衡汽化汽化: 由液态变成气态的物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 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，

4、放掉一些水，Ts不变，不变， ps？Tspsps=1.01325barTs=100 青藏青藏 ps=0.6barTs=85.95 高压锅高压锅 ps=1.6barTs=113.32 t tsv 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 hs ss = ss = ss s s水预热水预热汽化汽化过热过热(1)()QUWUpdVUp VUpVH (2)fg0SSS (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

5、(4) 未饱和水未饱和水过冷度过冷度sttt过冷过冷水过冷水过热蒸汽过热蒸汽过热度过热度sttt 过热cpcTcTABCACBcTTcTT cpp cpp 3a3b3d3e3c3a3b3d3e3c2c2a2b2d2e2c2a2b2d2e1c1a1b1d1e1c1a1b1d1eTsp-v图，图，T-s图上的水蒸气定压加热过程图上的水蒸气定压加热过程pvcp一点，二线，三区，五态一点，二线，三区，五态状态公理：状态公理：简单可压缩系统，两个独立变量简单可压缩系统，两个独立变量未饱和水及过热蒸汽，一般已知未饱和水及过热蒸汽，一般已知p、T即可即可饱和水和饱和干蒸汽，只需确定饱和水和饱和干蒸汽，只需确

6、定p或或T饱和湿蒸汽，饱和湿蒸汽， p和和T不独立，汽液两相不独立，汽液两相原则上可任取零点，国际上统一规定。但 原则上不为0， 对水： pvuh3m611.2 0.00100022pPavkg00006. 06 . 0kgkJkgJpvuh焓、内能、熵零点的规定：焓、内能、熵零点的规定：0 s0u T16.273水的三相点1、未饱和水及过热蒸汽、未饱和水及过热蒸汽确定任意两个独立参数，如：确定任意两个独立参数，如：p、T2、饱和水和饱和干蒸汽、饱和水和饱和干蒸汽确定确定p或或T3、饱和湿蒸汽、饱和湿蒸汽除除p或或T外，其它参数与两相比例有关外，其它参数与两相比例有关定义定义干饱和蒸汽干饱和蒸

7、汽fmxmmvv干饱和蒸汽质量湿饱和蒸汽质量饱和水饱和水对对干度干度x的说明：的说明：x = 0 饱和水饱和水x = 1 干饱和蒸汽干饱和蒸汽0 x 1在在过冷水过冷水和和过热蒸汽过热蒸汽区域，区域，x无意义无意义 如果有如果有1kg湿蒸气，干度为湿蒸气，干度为x, 即有即有xkg饱和蒸汽，饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。饱和水。)1 (yxxyy)1 ()1 ()1 (sxxssvxxvvhxxhhyyxyy已知已知p或或T(h,v,s,h,v,s)+干度干度xh ,v ,s两类两类2、未饱和水和过热蒸汽表未饱和水和过热蒸汽表1、饱和水和干饱和蒸汽表饱和水和干饱和蒸汽表o/ CtKT /p

8、MPakgmv/ 3kgmv/3kgkJh/kgkJh/)(/ KkgkJs)(/KkgkJs01. 010020030016.273000611. 000100022. 0175.2060 .2501000614. 00000. 01562. 915.373101325. 00010437. 06738. 13 .267606.4193069. 13564. 715.4735551. 10011565. 04 .82512714. 04 .27913307. 24289. 615.5735917. 80014041. 002162. 04 .13454 .27482559. 37038. 5

9、kgmv/ 3kgmv/3kgkJh/kgkJh/)(/ KkgkJs)(/KkgkJso/ Ct949. 663.9988.17996.3105 .24840010001. 0208.1298 .251333.291060. 02 .22580010434. 06946. 17 .267551.4173027. 14 .20140011274. 06 .76219430. 00 .27778 .1315/p MPa001. 01 . 00 . 1100014526. 001800. 06 .14084 .27249756. 83608. 71382. 25847. 63616. 36143.

10、 5kgkJr/饱和参数p0.01MPa0.02MPa83.45st1505. 86493. 04 .258484.191676.140010102. 0 s sh hv v09.60st9092. 78321. 06 .260946.2516515. 70010172. 0 s sh hv vtvhsvhs04080600010002. 00.00001. 00010002. 00 . 00001. 05 .1670010078. 04 .1675729. 00010078. 05721. 08310. 01 .2510010171. 01752. 83 .261134.1527.163 .

11、26493437. 8119. 88 .26470205. 84 .2724052. 95479. 84 .272512.182261. 8120查表时先要确定在五态中的哪一态。查表时先要确定在五态中的哪一态。例例.1 已知已知 ：p=1MPa,试确定试确定t=100, 200 各处于哪个状态各处于哪个状态, 各自各自h是多少？是多少？ts(p)=179.88（179.91 )t=100 ts, 过热蒸汽过热蒸汽h=2827.5kJ/kg已知已知 t=250, 5kg 蒸汽占有蒸汽占有0.2m3容积容积, 试问蒸试问蒸汽所处状态汽所处状态? h=?30.2m0.04kg5v kgmv3001253. 0t=250 , kgmv305002. 00.040.00125130.7950.050020.0012513vvxvvvvv湿蒸汽状态湿蒸汽状态已知已知 t=250, 5kg 蒸汽占有蒸汽占有0.2m3容积容积, 试问蒸试问蒸汽所处状态汽所处状态? h=?t=250 , 0.795x 湿蒸汽状态湿蒸汽状态kJkJ1085.8 2799.5kgkghhkJ (1) 2448.2 kghxhx h 在一刚性容器内充满在一刚性