工程熱力學第七章第一部分 水蒸汽

1、第七章第七章 水和水蒸氣的性質(zhì)水和水蒸氣的性質(zhì)The property of water and vapor水和水蒸氣是實際氣體的代表水和水蒸氣是實際氣體的代表水蒸氣水蒸氣在空氣中含量極小，當作在空氣中含量極小，當作理想氣體理想氣體一般情況下，為一般情況下，為實際氣體實際氣體，使用圖表，使用圖表18世紀，蒸氣機的發(fā)明，是唯一工質(zhì)世紀，蒸氣機的發(fā)明，是唯一工質(zhì)直到內(nèi)燃機發(fā)明，才有燃氣工質(zhì)直到內(nèi)燃機發(fā)明，才有燃氣工質(zhì)目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì)目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì)優(yōu)點優(yōu)點: 便宜，易得，無毒，便宜，易得，無毒， 膨脹性能好，傳熱性能好膨脹性能好，傳熱性能好是其它實際

2、氣體的代表是其它實際氣體的代表本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容1. 實際工質(zhì)的物性實際工質(zhì)的物性3. 水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用4. 水蒸氣熱力過程水蒸氣熱力過程2. 水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸水蒸氣氣蒸氣蒸氣蒸蒸汽汽SteamVapor 7-1 7-1 純物質(zhì)的熱力學面及相圖純物質(zhì)的熱力學面及相圖物質(zhì)三種聚集狀態(tài)：物質(zhì)三種聚集狀態(tài)：固態(tài)固態(tài)、液態(tài)液態(tài)、 氣態(tài)氣態(tài)熱力學面：熱力學面：以以p,v,T表示的物質(zhì)各種狀態(tài)表示的物質(zhì)各種狀態(tài) 的曲面的曲面水的三態(tài)：水的三態(tài)：冰冰、 水水、 蒸汽蒸汽Pure substance Solid Liquid Gas Ice Water S

3、team 水的熱力學面水的熱力學面兩相區(qū)兩相區(qū)單相區(qū)單相區(qū)氣液固pvT六個區(qū)：三個單相區(qū)、三個兩相區(qū)六個區(qū)：三個單相區(qū)、三個兩相區(qū)液-氣固-氣固-液pvT飽和線、三相線和臨界點飽和線、三相線和臨界點pv四個線：三個飽和線、一個三相線四個線：三個飽和線、一個三相線飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點一個點：一個點：臨界點臨界點tptp611.2Pa,273.16KpTSaturation lineTriple line臨界點臨界點Critical pointcoc3c22.129MPa647.30K (374.15 C)m0.00326kgpTv水的水的臨界臨界點狀點狀態(tài)態(tài)飽和液線與飽和氣線的

4、交點飽和液線與飽和氣線的交點氣液兩相共存的氣液兩相共存的pmax,Tmax等溫線是鞍點等溫線是鞍點cc22TT0,0ppvv臨臨界界點點純物質(zhì)的純物質(zhì)的p p- -T T相圖相圖ppTT液液液液氣氣氣氣固固固固水水一般物質(zhì)一般物質(zhì)三相點三相點三相點三相點臨界點臨界點臨界點臨界點流體流體流體流體升華線升華線升華線升華線凝固線凝固線凝固線凝固線汽化線汽化線汽化線汽化線p p- -T T diagram of pure substancespTLiquidVaporSolidTriple pointCritical pointFluidSublimationMeltingVaporization 思

5、考題思考題沒有。沒有。t374.16 有有3. 有沒有有沒有500C的水的水？1. 溜冰冰刀溜冰冰刀2. 北方冬天晾在外邊的衣服，北方冬天晾在外邊的衣服，是否經(jīng)過液相是否經(jīng)過液相4. 有沒有有沒有-3 的蒸汽的蒸汽？5. 一密閉容器內(nèi)有水的汽液混合物，對其一密閉容器內(nèi)有水的汽液混合物，對其 加熱，是否一定能變成蒸汽？加熱，是否一定能變成蒸汽？純物質(zhì)的純物質(zhì)的p p- -T T相圖相圖ppTT液液液液氣氣氣氣固固固固水水一般物質(zhì)一般物質(zhì)三相點三相點三相點三相點臨界點臨界點臨界點臨界點流體流體流體流體coc3c22.129MPa647.30K (374.15 C)m0.00326kgpTv飽和線、

6、三相線和臨界點飽和線、三相線和臨界點pv飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點7-2 7-2 汽化與飽和汽化與飽和沸騰：沸騰：表面和液體內(nèi)部同時發(fā)生的汽化表面和液體內(nèi)部同時發(fā)生的汽化( (氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下) )汽化汽化: 由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過程由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過程 (不涉及化學變化不涉及化學變化)蒸發(fā)：蒸發(fā)：汽液表面上的汽化汽液表面上的汽化 BoilVaporization飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)Saturation state飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動態(tài)平衡飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動態(tài)平衡飽和溫度飽和溫度Ts飽和壓力飽和壓力ps一一對應(yīng)一一對應(yīng)放掉一些水，放掉一

7、些水，Ts不變，不變， ps？Tspsps=1.01325barTs=100 青藏青藏ps=0.6barTs=85.95 高壓鍋高壓鍋ps=1.6barTs=113.32 Saturation temperatureSaturation pressure純物質(zhì)的純物質(zhì)的p p- -T T相圖相圖ppTT液液液液氣氣氣氣固固固固水水一般物質(zhì)一般物質(zhì)三相點三相點三相點三相點臨界點臨界點臨界點臨界點流體流體流體流體汽化線汽化線汽化線汽化線7-3 7-3 水蒸氣的定壓發(fā)生過程水蒸氣的定壓發(fā)生過程t tsv vv = vv = vv v v未飽和水未飽和水飽和水飽和水 飽和濕蒸汽飽和濕蒸汽 飽和干蒸汽飽

8、和干蒸汽 過熱蒸汽過熱蒸汽h hh = hh = hh h hs ss = ss = ss s s水預(yù)熱水預(yù)熱汽化汽化過熱過熱水蒸氣定壓發(fā)生過程說明水蒸氣定壓發(fā)生過程說明(1)()QUWUpdVUp VUpVH (2)fg0SSS (3) 理想氣體理想氣體( )hf T實際氣體汽化時，實際氣體汽化時，TTs不變，但不變，但h增加增加hh汽化潛熱汽化潛熱(4) 未飽和水未飽和水過冷度過冷度sttt過冷過冷水過冷水過熱蒸汽過熱蒸汽過熱度過熱度sttt 過熱只有熵加熱時永遠增加只有熵加熱時永遠增加State of Liquid and vapor未飽和液，過冷液未飽和液，過冷液飽和液飽和液飽和濕蒸氣飽和濕蒸氣飽和蒸氣飽和蒸氣過熱蒸氣過熱蒸氣Saturated liquidSaturate