水蒸气的热力性质和过程

关于水蒸气的热力性质和过程第1页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三1。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念：（1）饱和水（饱和温度、饱和压力）（2）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽）（3）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点（4）一点、两线、三区、五态2。熟练掌握水蒸汽的热力性质、水定压汽化过程和水蒸汽的

P-V图、T-S图3。掌握水蒸汽表和利用水蒸汽表进行五态的相关基本计算4。掌握水蒸汽的h-S图和基本热力过程计算基本要求：第2页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三范德瓦尔方程实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数，且与体积有关，所以比热容也是温度和体积的函数。水蒸汽的热力学能、焓和熵通过查图和表求得。实际气体的状态方程：理想气体：水蒸汽：------实际气体（不能用理想气体的状态方程）第一节概述第3页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三第二节水的定压汽化过程和

水蒸气的p-v图及T-s图汽化和液化汽化蒸发沸腾一、饱和温度和饱和压力饱和蒸汽饱和水饱和状态相应的温度和压力称为饱和温度（ts）和饱和压力，两者一一对应。ts=f(P)第4页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三二、水的定压汽化过程容器中装有1kg水，0℃pvTs100℃abab100℃100℃cddc>100℃ee第5页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd五个状态：（1）a：未饱和水（过冷水），t<ts过冷度t=ts-t,

p、T是独立的状态参数，单相均匀系=f(p，T)。（2）b：饱和水，t=ts

，p、T不再是独立的状态参数处于平衡态单相均匀系=f(p或T)。v’，u’，h’，s’（3）d：干饱和蒸汽，t=ts

，p、T不再是独立的状态参数处于平衡态单相均匀系=f(p或T)。v”，u”，h”，s”第6页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三（4）c：湿蒸汽，饱和水和饱和蒸汽的混合物t=ts

，p、T不是独立的状态参数。处于平衡态双相非均匀系=f(p或T，x)。

干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd（5）e：过热蒸汽，t>ts,过热度t=t-ts,p、T是独立的状态参数，单相均匀系=f(p,T)。第7页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三三个阶段：1）定压预热阶段a-b：未饱和水变为饱和水。比液体热：2）定压汽化阶段b-c-d：饱和水变为干饱和蒸汽，既是定压又是定温的相变加热过程。比汽化潜热：3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽变成过热蒸汽，比过热热：ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd第8页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三三、水蒸气的p-v图和T-s图x=0x=0x=1x=1p0vsT0CC湿蒸汽区湿蒸汽区过热蒸汽区过热蒸汽区未饱和水区未饱和水区1、一点二线三区五态。2、当压力升高时，饱和温度随之升高，汽化过程缩短，比汽化潜热减少，预热过程变长，比液体热增加。3、饱和水的比体积随压力的升高略有增加，而饱和蒸汽的比体积则随压力的升高明显的减小。4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。第9页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd（1）饱和水（饱和温度、饱和压力）（2）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽）（3）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点（4）一点、两线、三区、五态p0vsT0x=1x=1x=0x=0CC湿蒸汽区湿蒸汽区过热蒸汽区过热蒸汽区未饱和水区未饱和水区第10页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三第三节水蒸气表饱和水与饱和水蒸气表、未饱和水与过热蒸汽表

一、饱和水与饱和水蒸气表1.按温度排列，附表2tp,

v’，h’，s’，v”，h”，s”2.按压力排列，附表3pts,

v’，h’，s’，v”，h”，s”湿蒸汽：v’，h’，s’v”，h”，s”x二、未饱和水与过热水蒸气表t，p

v，h，su=h-pv第11页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三三、计算步骤1、确定状态已知（p，t）tst>ts

过热蒸汽

t<ts

未饱和水

已知（p，v）v’,v”v’<v<v”

湿蒸汽

v<v’

未饱和水

v>v”

过热蒸汽

xSx，hx2、根据状态查相应的图或表，湿蒸汽查饱和水与饱和蒸汽表，再利用干度公式求出。3、热力学能利用公式u=h-pv求得。第12页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三例P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，确定状态，并求出温度、比焓、比热力学能和比熵。

查饱和水与饱和蒸汽表

ts=151.85C，v’=0.0010928m3/kg，v”=0.37481m3/kg解：湿蒸汽h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kgs’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)第13页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三第四节水蒸气的h-s图hs一、定压线：dqp=dh，dq=T.ds，定压预热阶段：向上凹曲的曲线；定压汽化阶段：直线；定压过热阶段：上凹曲的曲线。X=1X=0C二、定温线：在湿蒸汽区定压线就是定温线，因而定温线在湿蒸汽区为直线；在过热蒸汽区为向右凸曲的曲线，越往右，定温线越趋于水平。三、定干度线：湿蒸汽区不同定压线上干度相同的状态点的连线。因T-s图分析循环有优点，但用于计算不方便；而h-s图用作数值计算很方便。第14页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三第五节水蒸气的基本热力过程目的：1）初、终状态参数；

2）过程功、热量以及焓、熵的变化量。可逆过程求解步骤：1）根据初态已知条件查图或表得到其他状态参数。2）根据过程特征和终态参数查图或表得到其他终态参数。3）根据初、终状态参数求出功、热量以及焓、熵变化量。第15页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三一、定容过程（v=常数)

体积功技术功二、定压过程（p=常数)体积功技术功p1x=1hs2t21x1第16页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三三、定温过程（T=常数)四、绝热过程（s=常数)单位质量热量：体积功：技术功：体积功：技术功：第17页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三hsp2p1t11321-2可逆过程：1-3不可逆过程：

绝热效率（相对内效率）：第18页，讲稿共21页，2023年5月2日，星期三例P1=5Mpa，t1=450C，P2=0.005Mpa，oi=0.9求x2，s2，wt，x2’，sg，wt’hsp2p1t112解：可逆过程1-2：P1，t1h1=3317kJ/kg，s1=6.8204kJ/(kgK)s2=s1=6.8204kJ/(kgK)P2s2’=0.4762kJ/(kgK)，s2”=8.3952kJ/(kgK)h2’=137.77kJ/kg，h2”=2561.2kJ/kg第19