气体和蒸汽的性质

关于气体和蒸汽的性质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，使用图表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第2页,共46页，2024年2月25日，星期天一、汽化与凝结汽化:物质由液态转变为气态的过程。蒸发：在液体表面进行的汽化过程沸腾：在液体表面及内部进行的强烈汽化过程。凝结：物质由气态转变为液态的过程。凝结的速度取决于空间蒸气的压力。第3页,共46页，2024年2月25日，星期天二、饱和状态(Saturatedstate)饱和状态液体分子脱离其表面的汽化速度气体分子回到液体中的凝结速度＝这时液体与蒸气处于动态平衡状态，称为饱和状态饱和液体饱和蒸气第4页,共46页，2024年2月25日，星期天饱和温度和饱和压力

处于饱和状态的气、液温度相同，称为饱和温度ts，蒸汽的压力称为饱和压力ps

ts上升，ps上升；

ps上升，ts上升。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。第5页,共46页，2024年2月25日，星期天三相点固、液、气三相共存的状态

1)当压力低于ptp时，液相不可能存在，而只可能是气相或固相。ptp称为三相点压力，对应的饱和温度ttp称为三相点温度。

2)三相点温度和压力是最低的饱和温度和饱和压力。

3)各种物质在三相点的温度与压力分别为定值，但比体积则随固、液、气三相的混合比例不同而异。

水的三相点温度和压力值：第6页,共46页，2024年2月25日，星期天物质有三种聚集状态：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、蒸汽第7页,共46页，2024年2月25日，星期天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第8页,共46页，2024年2月25日，星期天饱和线、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：临界点第9页,共46页，2024年2月25日，星期天3-5水的汽化过程和临界点第10页,共46页，2024年2月25日，星期天水的定压加热汽化过程工业上所用的水蒸气都是在定压加热设备中产生的。一般经过三个阶段：预热阶段汽化阶段过热阶段第11页,共46页，2024年2月25日，星期天几个名词

饱和液(saturatedliquid)—处于饱和状态的液体：t=ts

干饱和蒸汽(dry-saturatedvapor;dryvapor)—处于饱和状态的蒸汽：t=ts

未饱和液(unsaturatedliquid)

—温度低于所处压力下饱和温度的液体：t<ts

过热蒸汽(superheatedvapor)

—温度高于饱和温度的蒸汽：t>ts,t–ts=d称过

热度(degreeofsuperheat)。

湿饱和蒸汽(wet-saturatedvapor;wetvapor)

—饱和液和干饱和蒸汽的混合物：t=ts使未饱和液达饱和状态的途径：第12页,共46页，2024年2月25日，星期天水蒸气定压发生过程图及其原理第13页,共46页，2024年2月25日，星期天预热阶段饱和水未饱和水（过冷水）状态及状态参数：

这个阶段所需的热量称为液体热ql第14页,共46页，2024年2月25日，星期天汽化阶段干饱和蒸汽饱和水湿(饱和)蒸汽

这个阶段所需的热量称为汽化潜热g湿饱和蒸汽：饱和水与饱和蒸汽混合物第15页,共46页，2024年2月25日，星期天干度（dryness）（湿度

y=1–x）x01饱和液湿饱和蒸汽干饱和蒸汽定义：湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用w或x表示。第16页,共46页，2024年2月25日，星期天过热阶段过热蒸汽干饱和蒸汽

这个阶段所需的热量称为过热热qsup。

t-ts称为过热度第17页,共46页，2024年2月25日，星期天相变图第18页,共46页，2024年2月25日，星期天水定压加热汽化过程的p-v图及T-s图一点临界点两线上界限线下界限线三区液汽液共存汽五态未饱和水饱和水湿蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽第19页,共46页，2024年2月25日，星期天分析：

p-v图中可以看出：影响v的主要是P和T：对液态而言，T对v的影响比P的影响大，因而当P增加时，对应的饱和温度增加，则饱和液体的比体积增大；对汽态而言，正好相反，因而，随着P的增加，饱和蒸汽的比体积减小；饱和液体线与饱和蒸汽线必相交于一点C(临界点)第20页,共46页，2024年2月25日，星期天临界点：当t>tcr时，无论压力如何增加都不可能液化水的临界参数：第21页,共46页，2024年2月25日，星期天一点：二线：三区：五态：一点二线三区五状态临界点上界线和下界线液态区、湿蒸汽区、过热区未饱和水、饱和水、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽第22页,共46页，2024年2月25日，星期天3-6水和水蒸气的状态参数第23页,共46页，2024年2月25日，星期天

水及水蒸气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。国际水蒸气会议规定，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=0.01°C、p0=ptp=611.659Pa的饱和水有：一、零点规定第24页,共46页，2024年2月25日，星期天忽略水的压缩性，即比体积v不变，又温度不变，则:

uo=u0’=0,w=0q=0

熵也不变，

so=so’=0,h0=uo+p0v0=0（压力不高时）二、温度为0.01℃、压力为p的过冷水第25页,共46页，2024年2月25日，星期天三、温度为t、压力为p的饱和水饱和水状态：在压力与温度较高时，水的cp变化不大，且h’0也不能再认为零，故不能用上两式计算ql和s’.随压力的升高而增大（当水温度小于100℃时，平均比热容cp≈4.1868kJ/(kg·K)）第26页,共46页，2024年2月25日，星期天四、压力为p的干饱和蒸汽

加热饱和水，全部汽化后成为压力为p、温度为ts的干饱和蒸汽，其各参数以v’’、h’’、s’’、u’’表示。汽化潜热为：增加热力学能的热量汽化时比体积增大用以膨胀功的热量第27页,共46页，2024年2月25日，星期天五、压力为p的湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽中部分为水部分为蒸汽，此时温度t为对应于ps的饱和温度，即t=ts。因为ts和Ps互为相对应之数值，不是相互独立的参数，仅ts和Ps不能决定其状态。通常采用干度x来决定其状态。第28页,共46页，2024年2月25日，星期天超过ts之值称为过热度，即t–ts。过热热量qsup为因过热蒸汽的cp是p、t的复杂函数，故上式不宜用于工程计算。六、压力为p的过热蒸汽第29页,共46页，2024年2月25日，星期天3-7水蒸气表和图第30页,共46页，2024年2月25日，星期天3-7水蒸气表和图水与水蒸气的状态参数p、v、t、h、s均可从水蒸气图表中查到，图表中没有的参数，可根据参数间的一般关系计算得到，如u按u=h-pv计算。第31页,共46页，2024年2月25日，星期天一、水蒸气表饱和水及干饱和蒸汽表（表3－6）未饱和水及过热蒸汽表（表3－7）查表的目的蒸气表判断工质所处的状态查相应的表或进行相应的计算第32页,共46页，2024年2月25日，星期天1.饱和水和干饱和蒸汽表（表3－6）第33页,共46页，2024年2月25日，星期天2.未饱和水和过热蒸汽表（表3－7）第34页,共46页，2024年2月25日，星期天情况一：已知（p,t）查饱和表得已知压力（或温度）下的饱和温度ts(p)（或饱和压力ps(t)）：特别注意：在湿蒸气区，p、t不是两个独立的变量，因此不能由p、t确定状态点。这时还需要已知干度x

。第35页,共46页，2024年2月25日，星期天情况二：已知p（或t）及某一比参数y（v或s或h）查饱和表得已知压力（或温度）下的y’、y”：在湿蒸气区干度及其它参数的的计算：第36页,共46页，2024年2月25日，星期天二、水蒸气的的t–s图

X=0X=1第37页,共46页，2024年2月25日，星期天三、蒸气的h-s图饱和液线和饱和蒸气线定压线簇定温线簇定容线簇定干度线第38页,共46页，2024年2月25日，星期天(1)焓熵图的画法1、零点：h=0，s=0；2、饱和汽线（上界线）、饱和液线（下界线）3、等压线群：p两相区pT=Const斜直线单相区sT向上翘的发散的形线C点为分界点，不在极值点上第39页,共46页，2024年2月25日，星期天焓熵图hsCpx=1x=0pC第40页,共46页，2024年2月25日，星期天(2)焓熵图的画法气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体两相区：T、p一一对应，T

线即p线在x=0,x=1之间，从C点出发的等分线同理想气体一样，v

线比p

线陡4、定温线T5、等容线v6、等干度线x第41页,共46页，2024年2月25日，星期天焓熵图hsCx=1x=0pvTx第42页,共46页，2024年2月25日，星期天1）定压线群1.在液相区定压线与饱和液线近乎重合。2.在湿蒸汽区定压线就是定温线，T=Ts，为斜直线。3.过热蒸汽区，定压线斜率随T升高而增大，形成上跷的曲线。0第43页,