3.2蒸汽的熱力性質(zhì)ppt課件

1、第二部分第二部分 工質(zhì)的熱力性質(zhì)工質(zhì)的熱力性質(zhì)第六章第六章 蒸汽的熱力性質(zhì)蒸汽的熱力性質(zhì) 本章要求本章要求: : 1 1了解單元工質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)變，知道了解單元工質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)變，知道p-T p-T 相圖的特點(diǎn)。相圖的特點(diǎn)。2 2了解飽和液與飽和蒸氣表的特點(diǎn)、參數(shù)范圍、使用方法。了解飽和液與飽和蒸氣表的特點(diǎn)、參數(shù)范圍、使用方法。3 3了解未飽和液與過熱蒸氣表的結(jié)構(gòu)及使用方法。了解未飽和液與過熱蒸氣表的結(jié)構(gòu)及使用方法。4 4掌握水蒸氣和常用的制冷劑熱力性質(zhì)圖表的使用，能靈活掌握水蒸氣和常用的制冷劑熱力性質(zhì)圖表的使用，能靈活應(yīng)用蒸汽的熱力性質(zhì)圖表對實(shí)際工程中的能量轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行分應(yīng)用蒸汽的熱力性質(zhì)圖

2、表對實(shí)際工程中的能量轉(zhuǎn)換過程進(jìn)行分析、計(jì)算和研究。析、計(jì)算和研究。61 單元工質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)單元工質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)變變n一一 pT相圖相圖 n工質(zhì)在通常的參數(shù)工質(zhì)在通常的參數(shù)范圍內(nèi)可能呈現(xiàn)為范圍內(nèi)可能呈現(xiàn)為氣、液、固三種不氣、液、固三種不同的相。同的相。nPT 圖表示出工圖表示出工質(zhì)處于不同相的區(qū)質(zhì)處于不同相的區(qū)域域 61 單元工質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)單元工質(zhì)的相圖與相轉(zhuǎn)變變n二二 pv及及Ts相圖相圖 n 平衡共存的飽和液與飽和氣分別為定壓線及定溫線上兩個平衡共存的飽和液與飽和氣分別為定壓線及定溫線上兩個不同的狀態(tài)點(diǎn)不同的狀態(tài)點(diǎn)1及及1所表示所表示n在一定壓力下在一定壓力下1kg飽和液轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜌馕?/p>

3、的熱量稱為汽飽和液轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡蜌馕盏臒崃糠Q為汽化潛熱，用符號化潛熱，用符號r表示，單位為表示，單位為kJ/kgn 63 蒸汽的定壓發(fā)生過程蒸汽的定壓發(fā)生過程n實(shí)際工程中，工質(zhì)由液體轉(zhuǎn)實(shí)際工程中，工質(zhì)由液體轉(zhuǎn)變成蒸氣的設(shè)備變成蒸氣的設(shè)備(如鍋爐、蒸如鍋爐、蒸氣發(fā)生器、蒸煮設(shè)備等氣發(fā)生器、蒸煮設(shè)備等)內(nèi)，內(nèi)，工質(zhì)的壓力變化都很小，其工質(zhì)的壓力變化都很小，其中的過程可視為蒸氣在定壓中的過程可視為蒸氣在定壓下發(fā)生的過程。一些使蒸氣下發(fā)生的過程。一些使蒸氣凝結(jié)成液體的設(shè)備凝結(jié)成液體的設(shè)備(如冷凝器如冷凝器)中的過程亦可視為在定壓下中的過程亦可視為在定壓下的凝結(jié)過程。的凝結(jié)過程。n 蒸汽的定壓發(fā)生過程蒸汽

4、的定壓發(fā)生過程 63 蒸汽的定壓發(fā)生過程蒸汽的定壓發(fā)生過程n蒸汽的定壓發(fā)生過程蒸汽的定壓發(fā)生過程n液體加熱階段指工質(zhì)由初始的未飽和液液體加熱階段指工質(zhì)由初始的未飽和液(或稱過冷液或稱過冷液)狀態(tài)吸熱達(dá)狀態(tài)吸熱達(dá)到飽和液的階段到飽和液的階段n氣化階段指飽和液吸熱轉(zhuǎn)變成相同壓力下飽和蒸氣的階段，氣化氣化階段指飽和液吸熱轉(zhuǎn)變成相同壓力下飽和蒸氣的階段，氣化段的兩個端點(diǎn)分別為飽和液及飽和蒸氣狀態(tài)，而線段中間的點(diǎn)則段的兩個端點(diǎn)分別為飽和液及飽和蒸氣狀態(tài)，而線段中間的點(diǎn)則表示它們的混合物，通常稱其為濕蒸氣。濕蒸氣中飽和蒸氣占的表示它們的混合物，通常稱其為濕蒸氣。濕蒸氣中飽和蒸氣占的質(zhì)量成分稱為干度質(zhì)量成分

5、稱為干度n溫度高于相應(yīng)壓力下飽和溫度的蒸氣稱為過熱蒸氣，超出的溫度溫度高于相應(yīng)壓力下飽和溫度的蒸氣稱為過熱蒸氣，超出的溫度值值(t=tts)常稱為過熱度。將工質(zhì)由飽和蒸氣狀態(tài)加熱成所常稱為過熱度。將工質(zhì)由飽和蒸氣狀態(tài)加熱成所需溫度過熱蒸氣的階段稱過熱階段。需溫度過熱蒸氣的階段稱過熱階段。n 一點(diǎn)二線三區(qū)五狀態(tài)一點(diǎn)二線三區(qū)五狀態(tài) 64 蒸汽熱力性質(zhì)表蒸汽熱力性質(zhì)表n蒸氣熱力性質(zhì)計(jì)算包括液體的參數(shù)計(jì)算、過熱蒸氣的蒸氣熱力性質(zhì)計(jì)算包括液體的參數(shù)計(jì)算、過熱蒸氣的參數(shù)計(jì)算和濕蒸氣的參數(shù)計(jì)算。參數(shù)計(jì)算和濕蒸氣的參數(shù)計(jì)算。n若有恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)方程，它對液體和蒸氣都有足夠的精若有恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)方程，它對液體和蒸氣都有

6、足夠的精確度，且有較精確的蒸氣壓方程及比熱容函數(shù)，就可確度，且有較精確的蒸氣壓方程及比熱容函數(shù)，就可以依據(jù)熱力學(xué)一般關(guān)系對蒸氣的熱力性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算，以依據(jù)熱力學(xué)一般關(guān)系對蒸氣的熱力性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算，或?qū)⒂?jì)算結(jié)果編制成蒸氣熱力性質(zhì)圖、表供工程應(yīng)用?；?qū)⒂?jì)算結(jié)果編制成蒸氣熱力性質(zhì)圖、表供工程應(yīng)用。n在計(jì)算技術(shù)高度發(fā)展的今天，直接用計(jì)算的方法獲取在計(jì)算技術(shù)高度發(fā)展的今天，直接用計(jì)算的方法獲取所需工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值，己在工程研究和設(shè)計(jì)中日所需工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值，己在工程研究和設(shè)計(jì)中日益廣泛地采用。益廣泛地采用。n在更多的工程計(jì)算中還是應(yīng)用蒸氣熱力性質(zhì)圖、表進(jìn)在更多的工程計(jì)算中還是應(yīng)用蒸氣熱力性質(zhì)圖、表進(jìn)行查

7、算。行查算。 64 蒸汽熱力性質(zhì)表蒸汽熱力性質(zhì)表n一一 基準(zhǔn)點(diǎn)的選定基準(zhǔn)點(diǎn)的選定 n熱力學(xué)能和熵都是以它們的變化量定義的，某一狀態(tài)熱力學(xué)能和熵都是以它們的變化量定義的，某一狀態(tài)下它們的數(shù)值與基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)值有關(guān)下它們的數(shù)值與基準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)值有關(guān) n不同工質(zhì)的熱力性質(zhì)圖表對基準(zhǔn)點(diǎn)有不同的選擇。甚不同工質(zhì)的熱力性質(zhì)圖表對基準(zhǔn)點(diǎn)有不同的選擇。甚至不同著作者編制的同一種工質(zhì)的熱力性質(zhì)圖表也可至不同著作者編制的同一種工質(zhì)的熱力性質(zhì)圖表也可能選定不同的基準(zhǔn)點(diǎn)。能選定不同的基準(zhǔn)點(diǎn)。n在水蒸氣熱力性質(zhì)圖表中，基準(zhǔn)點(diǎn)的選定是基本一致在水蒸氣熱力性質(zhì)圖表中，基準(zhǔn)點(diǎn)的選定是基本一致的：處于三相點(diǎn)的飽和水的熱力學(xué)能及熵值為零

8、的：處于三相點(diǎn)的飽和水的熱力學(xué)能及熵值為零n對于氨蒸氣、氟里昂蒸氣等制冷工質(zhì)，不同著作者編對于氨蒸氣、氟里昂蒸氣等制冷工質(zhì)，不同著作者編制的熱力性質(zhì)圖表，選定的基準(zhǔn)點(diǎn)多不相同制的熱力性質(zhì)圖表，選定的基準(zhǔn)點(diǎn)多不相同 64 蒸汽熱力性質(zhì)表蒸汽熱力性質(zhì)表n二二 飽和液及飽和蒸氣熱力性質(zhì)表飽和液及飽和蒸氣熱力性質(zhì)表 n飽和液及飽和蒸氣是可以兩相平衡共存的狀態(tài)，它們的獨(dú)立飽和液及飽和蒸氣是可以兩相平衡共存的狀態(tài)，它們的獨(dú)立強(qiáng)度參數(shù)只有一個強(qiáng)度參數(shù)只有一個 n對應(yīng)一定的溫度對應(yīng)一定的溫度t，就有確定的飽和壓力，就有確定的飽和壓力ps、飽和液的比體、飽和液的比體積積v、比焓、比焓h、比熵、比熵s、以及飽和蒸

9、氣的比體積、以及飽和蒸氣的比體積v、比焓、比焓h、比熵比熵s。n同樣，在給定壓力同樣，在給定壓力p以后，就可以確定飽和溫度以后，就可以確定飽和溫度ts及飽和液、及飽和液、飽和蒸氣的各個參數(shù)。飽和蒸氣的各個參數(shù)。n附錄表附錄表9、10、12、13、14分別給出分別給出H2O、NH3及及R134a的飽和液及飽和蒸氣熱力性質(zhì)表。的飽和液及飽和蒸氣熱力性質(zhì)表。 64 蒸汽熱力性質(zhì)表蒸汽熱力性質(zhì)表n二二 飽和液及飽和蒸氣熱力性質(zhì)表飽和液及飽和蒸氣熱力性質(zhì)表 n飽和液及飽和蒸氣表還用以進(jìn)行濕蒸氣參數(shù)的計(jì)算飽和液及飽和蒸氣表還用以進(jìn)行濕蒸氣參數(shù)的計(jì)算n例如，在給定濕蒸氣的壓力例如，在給定濕蒸氣的壓力(或溫度

10、或溫度)及干度及干度x的條件下，可的條件下，可以在表上查取飽和液的比體積以在表上查取飽和液的比體積v及飽和蒸氣的比體積及飽和蒸氣的比體積v，1kg濕蒸氣中飽和蒸氣所占容積為濕蒸氣中飽和蒸氣所占容積為xv、飽和液占的容積為、飽和液占的容積為(1x)v，因此濕蒸氣的平均比體積，因此濕蒸氣的平均比體積vx為為n n同理同理 64 蒸汽熱力性質(zhì)表蒸汽熱力性質(zhì)表n三三 未未 飽和液及過熱蒸氣熱力性質(zhì)表飽和液及過熱蒸氣熱力性質(zhì)表 n未飽和液及過熱蒸氣在平衡時都呈單相狀態(tài)，它們有兩個獨(dú)未飽和液及過熱蒸氣在平衡時都呈單相狀態(tài)，它們有兩個獨(dú)立的強(qiáng)度參數(shù)，只有給定了兩個參數(shù)才能確定狀態(tài)，從而確立的強(qiáng)度參數(shù)，只有給

11、定了兩個參數(shù)才能確定狀態(tài)，從而確定其它參數(shù)定其它參數(shù) n為應(yīng)用方便，工程上通常給定溫度和壓力制作未飽和液及過為應(yīng)用方便，工程上通常給定溫度和壓力制作未飽和液及過熱蒸氣熱力性質(zhì)表熱蒸氣熱力性質(zhì)表 n附錄表附錄表11給出未飽和水及過熱蒸汽熱力性質(zhì)表，附錄表給出未飽和水及過熱蒸汽熱力性質(zhì)表，附錄表15給出制冷工質(zhì)給出制冷工質(zhì)134a過熱蒸氣熱力性質(zhì)表。過熱蒸氣熱力性質(zhì)表。n在有相區(qū)分界線的間隔內(nèi)存在著相轉(zhuǎn)變區(qū)域，故不能用處于在有相區(qū)分界線的間隔內(nèi)存在著相轉(zhuǎn)變區(qū)域，故不能用處于分界線不同側(cè)的參數(shù)值作內(nèi)插計(jì)算分界線不同側(cè)的參數(shù)值作內(nèi)插計(jì)算 64 蒸汽熱力性質(zhì)表蒸汽熱力性質(zhì)表n例題例題6.2 工質(zhì)工質(zhì)H2

12、O的壓力為的壓力為10MPa，在具有下列參數(shù)時它，在具有下列參數(shù)時它的狀態(tài)點(diǎn)分別處于什么相區(qū)內(nèi)：的狀態(tài)點(diǎn)分別處于什么相區(qū)內(nèi)：n(1)t=280：(2)t=550；(3)v=001m3/kg；(4)h=2500kJkg；(5)h3500kJkg；n(6)s=30kJ/(kgK)n 64 蒸汽熱力性質(zhì)表蒸汽熱力性質(zhì)表n 解：按解：按p=10MPa查以壓力為序的飽和水與飽和水蒸氣表，得查以壓力為序的飽和水與飽和水蒸氣表，得n ts=311037、v0001 452 2m3kg、v=0.018 022 6m3kgn h1 4072kJkg、h2 72446kJ/kg、s=3359 1kJ/(kgK)n

13、 s5613 9kJ/(kgK)n (1)t=280ts，H2O處于未飽和水區(qū)處于未飽和水區(qū)n (2)t=550ts，H2O處于過熱蒸汽區(qū)處于過熱蒸汽區(qū)n (3)vv=001m3/kgv，H2O處于濕蒸汽區(qū)處于濕蒸汽區(qū)n (4)hh，H2O處于過熱蒸汽區(qū)處于過熱蒸汽區(qū)n (6)s=30kJ(kgK)s，H2O處于未飽和水區(qū)處于未飽和水區(qū) 65 蒸汽熱力性質(zhì)圖蒸汽熱力性質(zhì)圖n 蒸氣熱力性質(zhì)表中所列參數(shù)值的精確度較高，這是熱力性質(zhì)蒸氣熱力性質(zhì)表中所列參數(shù)值的精確度較高，這是熱力性質(zhì)表的優(yōu)點(diǎn)。表的優(yōu)點(diǎn)。n熱力性質(zhì)表中的數(shù)據(jù)是離散的，應(yīng)用中往往需要采用內(nèi)插計(jì)熱力性質(zhì)表中的數(shù)據(jù)是離散的，應(yīng)用中往往需要采

14、用內(nèi)插計(jì)算，帶來應(yīng)用的不便；算，帶來應(yīng)用的不便；n數(shù)據(jù)表不能形象地表示熱工設(shè)備中工質(zhì)的熱力過程。數(shù)據(jù)表不能形象地表示熱工設(shè)備中工質(zhì)的熱力過程。n按照各種工程具體應(yīng)用的要求，選用不同的參數(shù)坐標(biāo)，將工按照各種工程具體應(yīng)用的要求，選用不同的參數(shù)坐標(biāo)，將工質(zhì)的熱力狀態(tài)參數(shù)關(guān)系制成線圖供工程應(yīng)用。這種線圖稱熱質(zhì)的熱力狀態(tài)參數(shù)關(guān)系制成線圖供工程應(yīng)用。這種線圖稱熱力性質(zhì)圖。力性質(zhì)圖。n常用的熱力性質(zhì)圖有熱能動力工程中采用的焓常用的熱力性質(zhì)圖有熱能動力工程中采用的焓熵熵(hs)圖、圖、制冷工程中采用的壓制冷工程中采用的壓焓焓(p-h)圖、深冷工程中常用的溫圖、深冷工程中常用的溫熵熵(Ts)圖，等等。圖，等等。

15、 65 蒸汽熱力性質(zhì)圖蒸汽熱力性質(zhì)圖n 一一 焓焓熵熵(h-s)圖圖 n 換熱設(shè)備的換熱量、熱力機(jī)械完成的技術(shù)功量常常都用設(shè)備換熱設(shè)備的換熱量、熱力機(jī)械完成的技術(shù)功量常常都用設(shè)備進(jìn)、出口工質(zhì)的焓差計(jì)算，而熵是表達(dá)過程方向的參數(shù)，故進(jìn)、出口工質(zhì)的焓差計(jì)算，而熵是表達(dá)過程方向的參數(shù)，故以焓為縱坐標(biāo)，熵為橫坐標(biāo)的焓以焓為縱坐標(biāo)，熵為橫坐標(biāo)的焓熵圖在熱能動力工程中廣熵圖在熱能動力工程中廣為應(yīng)用為應(yīng)用 n 65 蒸汽熱力性質(zhì)圖蒸汽熱力性質(zhì)圖n 例題例題6.8 參數(shù)參數(shù)p1=9MPa、t1=500的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)絕熱膨脹的過熱蒸汽進(jìn)入汽輪機(jī)絕熱膨脹到出口壓力到出口壓力p2=0005MPa。若將過程理想

16、化為定熵過程，求過程作。若將過程理想化為定熵過程，求過程作出的功量、出口蒸汽狀態(tài)及干度。出的功量、出口蒸汽狀態(tài)及干度。n解：此題應(yīng)用蒸汽的熱力性質(zhì)圖進(jìn)行計(jì)算、分析比較方便。解：此題應(yīng)用蒸汽的熱力性質(zhì)圖進(jìn)行計(jì)算、分析比較方便。n按給定的按給定的pl、tl在在hs圖上確定進(jìn)口蒸汽狀態(tài)點(diǎn)圖上確定進(jìn)口蒸汽狀態(tài)點(diǎn)1，并查得，并查得h13 387.0kJ/kg、s1=6.659kJ(kgK)、v1=0037m3/kg。n按題意，由進(jìn)口狀態(tài)點(diǎn)按題意，由進(jìn)口狀態(tài)點(diǎn)1作定熵線與作定熵線與p2定壓線的交點(diǎn)即為出口狀態(tài)點(diǎn)定壓線的交點(diǎn)即為出口狀態(tài)點(diǎn)2，并查得并查得n s2=s1=6.659kJ(kgK)、h22028

17、.0kJkg、v222m3/kg、t233 x2=0.78n定熵膨脹作功量定熵膨脹作功量n wth1h23 387.02 028.0n 1 359.0kJkg 65 蒸汽熱力性質(zhì)圖蒸汽熱力性質(zhì)圖n二二 壓壓焓焓(ph)圖圖 n 蒸氣壓縮制冷循環(huán)的主要過程中包括制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的定壓吸熱過程，蒸氣壓縮制冷循環(huán)的主要過程中包括制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)的定壓吸熱過程，在冷凝器中的定壓放熱過程，和一個進(jìn)、出口焓值相等的絕熱節(jié)流過程。在冷凝器中的定壓放熱過程，和一個進(jìn)、出口焓值相等的絕熱節(jié)流過程。壓力和焓值是確定、分析、計(jì)算蒸氣壓縮制冷循環(huán)的主要參數(shù)。因而，壓力和焓值是確定、分析、計(jì)算蒸氣壓縮制冷循環(huán)的主要參數(shù)

18、。因而，以壓力為縱坐標(biāo)、焓為橫坐標(biāo)的壓以壓力為縱坐標(biāo)、焓為橫坐標(biāo)的壓焓圖在制冷工程中廣為應(yīng)用。焓圖在制冷工程中廣為應(yīng)用。 65 蒸汽熱力性質(zhì)圖蒸汽熱力性質(zhì)圖n例題例題6.5 氟里昂氟里昂R134a在制冷設(shè)備中由壓力在制冷設(shè)備中由壓力p11 000kPa的飽和液的飽和液(狀態(tài)狀態(tài)1)經(jīng)絕熱節(jié)流至經(jīng)絕熱節(jié)流至p2=400kPa(狀狀態(tài)態(tài)2)；進(jìn)入蒸發(fā)器定壓吸熱氣化成飽和蒸氣；進(jìn)入蒸發(fā)器定壓吸熱氣化成飽和蒸氣(狀態(tài)狀態(tài)3)；再；再由壓縮機(jī)定熵壓縮到初壓由壓縮機(jī)定熵壓縮到初壓p1(狀態(tài)狀態(tài)4)；最后在冷凝器中；最后在冷凝器中定壓放熱凝結(jié)為初態(tài)飽和液，完成循環(huán)。定壓放熱凝結(jié)為初態(tài)飽和液，完成循環(huán)。(1)

19、將上述循環(huán)將上述循環(huán)表示在氟里昂表示在氟里昂134a的的Ts及及ph圖上；圖上；(2)在蒸氣熱力在蒸氣熱力性質(zhì)圖表中查取或計(jì)算出各狀態(tài)點(diǎn)的溫度、焓、熵、比性質(zhì)圖表中查取或計(jì)算出各狀態(tài)點(diǎn)的溫度、焓、熵、比體積及干度；體積及干度；(3)計(jì)算循環(huán)在蒸發(fā)器內(nèi)的吸熱量，在冷凝計(jì)算循環(huán)在蒸發(fā)器內(nèi)的吸熱量，在冷凝器中的放熱量及壓縮機(jī)的耗功量。器中的放熱量及壓縮機(jī)的耗功量。 65 蒸汽熱力性質(zhì)圖蒸汽熱力性質(zhì)圖n解：各狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)可在解：各狀態(tài)點(diǎn)的參數(shù)可在R134的的ph圖上直接查取。亦可應(yīng)用蒸氣熱圖上直接查取。亦可應(yīng)用蒸氣熱力性質(zhì)表查算。本例用后一種方法求解。力性質(zhì)表查算。本例用后一種方法求解。n 狀態(tài)狀態(tài)1為為p1100kPa的飽和液，