工程热力学基础第六章

作业6-36-56-7第六章

水蒸气WaterVapor水蒸气是实际气体的代表水蒸气在空气中含量极小，当作理想气体一般情况下，为实际气体18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质直到内燃机发明，才有燃气工质目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质优点:便宜，易得，无毒，膨胀性能好，传热性能好是其它实际气体的代表本章主要内容1.

实际工质的物性3.

水蒸气的图表及性质计算4.

水蒸气热力过程2.

水蒸气的产生过程水蒸气蒸气蒸汽SteamVaporWaterVapor§6-1纯物质的热力学面物质三种聚集状态：固态、液态、气态热力学面：以p,v,T表示的物质各种状态的曲面水的三态：冰、水、蒸汽Puresubstance

Solid

Liquid

Gas

Ice

Water

Steam

水的热力学面两相区单相区气液固pvT六个区：三个单相区、三个两相区液--气固--气固--液pvT饱和线、三相线和临界点pv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：临界点SaturationlineTripleline临界点Criticalpoint水的临界点状态饱和液线与饱和气线的交点气液两相共存的pmax,Tmax等温线是鞍点临界点临界乳光教学实验装置热力学方面获诺贝尔奖的科学家（6）K.G.威尔逊

KennethG.Wilson(1936-)

美国临界重整化群理论

1982年诺贝尔物理奖汽相和液相锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器因固相不流动，更关心汽液两相冰蓄冷§6-2汽化与饱和沸腾：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)汽化:

由液态变成气态的物理过程

(不涉及化学变化)蒸发：汽液表面上的汽化BoilVaporization饱和状态Saturationstate饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和温度Ts饱和压力ps一一对应放掉一些水，Ts不变，ps？Tspsps=1.01325barTs=100℃青藏ps=0.6barTs=85.95℃高压锅ps=1.6barTs=113.32℃SaturationtemperatureSaturationpressure纯物质的p-T相图ppTT液液气气固固水一般物质三相点三相点临界点临界点流体流体汽化线汽化线§6-3水蒸气的定压发生过程t<tst=tst=tst=tst>tsv=v’v=v’’v<v’v’<v<v’’v>v’’未饱和水饱和水饱和湿蒸汽饱和干蒸汽过热蒸汽h=h’h=h’’h<h’h’<h<h’’h>h’’s<s’s=s’s=s’’s’<s<s’’s>s’’水预热汽化过热水蒸气定压发生过程说明(1)(2)(3)理想气体实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加汽化潜热(4)未饱和水过冷度过冷水过热蒸汽过热度只有熵加热时永远增加sp-v图，T-s图上的水蒸气定压加热过程一点，二线，三区，五态临界点，饱和水线和饱和汽线，过冷水、湿蒸汽、过热蒸汽三区，过冷水、饱和水、湿蒸汽、饱和蒸汽、过热蒸汽等压线上饱和态参数ptsv’(m3/kg)v’’s’s’’kJ/(kg.K)0.0061120.010.00100022206.1750.09.15621.099.630.00104341.69461.30277.36085.0151.850.00109280.374811.86046.821550.0263.920.00128580.039412.92095.9712221.29374.150.003260.003264.4294.429(bar)(℃)bdbd§6-4水蒸气状态参数及其图表1、未饱和水及过热蒸汽确定任意两个独立参数，如：p、T2、饱和水和干饱和蒸汽确定p或T3、湿饱和蒸汽除p或T外，其它参数与两相比例有关两相比例由干度x确定定义干饱和蒸汽饱和水对干度x的说明：x=0饱和水x=1干饱和蒸汽0≤x

≤1在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义Quality湿饱和蒸汽区状态参数的确定

如果有1kg湿蒸气，干度为x,即有xkg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度xh,v,s水和水蒸气表两类2、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饱和水蒸气表（按温度排列）饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）饱和参数未饱和水和过热蒸汽表（节录）表的出处和零点的规定原则上可任取零点，国际上统一规定。但原则上不为0，对水：

表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编制，尽管IFC（国际公式化委员会）1967、1997和2005年先后发表了分段拟合的水和水蒸气热力性质公式，但工程上还主要依靠图表。焓、内能、熵零点的规定：水的三相点查参数举例（1）例.1

已知：p=1MPa,试确定t=100℃,200℃,各处于哪个状态,各自h是多少？ts(p)=179.88℃t=100℃<

ts,

未饱和水h=419.84kJ/kgt=200℃>

ts,

过热蒸汽h=2828.3kJ/kg查参数举例（2）已知t=250℃,5kg

蒸汽占有0.2m3容积,试问蒸汽所处状态?h=?t=250℃,

湿蒸汽状态查参数举例（2）已知t=250℃,5kg

蒸气占有0.2m3容积,试问蒸气所处状态?h=?t=250℃,

湿蒸汽状态查参数举例（3）

在一刚性容器内充满p=0.1MPa，t=20℃的水。由于太阳照射，使其温度升为40℃,求容器承受的压力。p=0.1MPat=20℃t=40℃等容过程储液罐很危险，不能装满。

§6-5水蒸气的热力过程任务：确定初终态参数，计算过程中的功和热在T-s图上表示热力过程：

ps

ThermalProcessofSteam锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器§6-5水蒸气的热力过程ThermalProcessofSteam主要过程：

ps

确定参数计算功和热在T-s图上表示注意理想气体过程的区别第一定律与第二定律表达式均成立理想气体特有的性质和表达式不能用准静态可逆水蒸气的定压过程例：水从30℃

，4MPa,定压加热到450

℃

h1=129.3kJ/kgh2=3330.7kJ/kg2Ts134=3201.4kJ/kg=h2-h1q=hts(4MPa)=250.33℃锅炉或换热器水蒸气的等熵过程1Ts2p1p2例：汽轮机

h1=333