水蒸氣的形成過程ppt課件

1、 水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程5.1 5.1 水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程5.2 5.2 水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)5.3 5.3 水蒸氣的基本熱力過程水蒸氣的基本熱力過程第五章第五章 水蒸氣水蒸氣5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程汽化汽化物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠麘B(tài)的過程。物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槠麘B(tài)的過程。汽化方式汽化方式蒸發(fā)：汽化過程在液體表面發(fā)生。蒸發(fā)：汽化過程在液體表面發(fā)生。沸騰：汽化過程在液體表面及內(nèi)部同時(shí)發(fā)生沸騰：汽化過程在液體表面及內(nèi)部同時(shí)發(fā)生. . 汽化與凝結(jié)汽化與凝結(jié)凝結(jié)：物質(zhì)由汽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程。凝結(jié)的速度凝結(jié)：物質(zhì)由汽態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程。凝結(jié)的速度取決于空間蒸

2、汽的壓力。取決于空間蒸汽的壓力。飽和狀態(tài)：飽和狀態(tài)：液體分子脫離其表面的液體分子脫離其表面的汽化速度汽化速度汽體分子回到液體中汽體分子回到液體中的凝結(jié)速度的凝結(jié)速度這時(shí)液體與蒸汽處于動(dòng)態(tài)這時(shí)液體與蒸汽處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，稱為飽和狀態(tài)平衡狀態(tài)，稱為飽和狀態(tài)飽和液體飽和液體飽和蒸汽飽和蒸汽5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程飽和溫度和飽和壓力：飽和溫度和飽和壓力： 處于飽和狀態(tài)的汽、液溫度相同，稱為飽處于飽和狀態(tài)的汽、液溫度相同，稱為飽和溫度和溫度ts，蒸汽的壓力稱為飽和壓力，蒸汽的壓力稱為飽和壓力ps ts上升，上升， ps上升；上升； ps上升，上升， ts上升。上升。結(jié)論：一定的飽和溫

3、度對應(yīng)于一定的飽和壓結(jié)論：一定的飽和溫度對應(yīng)于一定的飽和壓力，反之也成立，即兩者間存在單值關(guān)系。力，反之也成立，即兩者間存在單值關(guān)系。sstfp5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程未飽和水狀態(tài)未飽和水狀態(tài) 飽和水狀態(tài)飽和水狀態(tài) 濕飽和蒸汽狀態(tài)濕飽和蒸汽狀態(tài) 干飽和蒸汽狀態(tài)干飽和蒸汽狀態(tài) 過熱蒸汽狀態(tài)過熱蒸汽狀態(tài)過熱階段過熱階段水蒸汽的定壓生成過程水蒸汽的定壓生成過程飽和水的汽化階段飽和水的汽化階段水的預(yù)熱階段水的預(yù)熱階段水的定壓加熱過程水的定壓加熱過程 5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程預(yù)熱階段預(yù)熱階段飽和水飽和水未飽和水過冷水）未飽和水過冷水）狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)：狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)

4、：hhssvvttconstps.hhssvvttconstps.這個(gè)階段所需的熱量稱為液體熱這個(gè)階段所需的熱量稱為液體熱 ql ql5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程汽化階段汽化階段干飽和蒸汽干飽和蒸汽飽和水飽和水濕濕( (飽和飽和) )蒸汽蒸汽濕飽和蒸汽：飽和水與濕飽和蒸汽：飽和水與飽和蒸汽混合物飽和蒸汽混合物hhssvvttconstps.hhhsssvvvttconstps .hhssvvttconstps . 這個(gè)階段所需的熱量稱為汽化潛熱這個(gè)階段所需的熱量稱為汽化潛熱 g g5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程濕蒸汽中飽和蒸汽所占的質(zhì)量百分比。濕蒸汽中飽和蒸汽所占

5、的質(zhì)量百分比。gfgmmmx5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程干度干度x x：過熱階段過熱階段過熱蒸汽過熱蒸汽干飽和蒸汽干飽和蒸汽hhssvvttconstps .hhssvvttconstps .這個(gè)階段所需的熱量稱為過熱熱這個(gè)階段所需的熱量稱為過熱熱 qsup qsup。t-tst-ts稱為過熱度稱為過熱度5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程1Ts11x1lqrsT2suqs s 水的定壓預(yù)熱階段水的定壓預(yù)熱階段 液體熱液體熱0kJ/kglqh h 飽和水的定壓汽化過程飽和水的定壓汽化過程 汽化潛熱汽化潛熱kJ/kgr hh kJ/kgsr T s s5.15.1水蒸氣的

6、產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸汽的定壓過熱過程水蒸汽的定壓過熱過程過熱過熱2kJ/kgsuqhh0220( ) ( ) ()lsuq qr qh hh hhhhh 1kg1kg水從水從1 1狀態(tài)被加熱到狀態(tài)被加熱到2 2狀態(tài)所吸收的熱量狀態(tài)所吸收的熱量: :5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程C2010pv2122x1x1xcTTC1020Ts11x122x2xcTcp水蒸汽的水蒸汽的p-vp-v圖和圖和T-sT-s圖圖5.15.1水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣的產(chǎn)生過程5.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù) 水及水蒸汽的參數(shù)計(jì)算中不必求其絕對值，僅求其增量或減少量，故可規(guī)定一任意起點(diǎn)

7、。國際水蒸汽會(huì)議規(guī)定，水的三相點(diǎn)即273.16K的液相水作為基準(zhǔn)點(diǎn)，規(guī)定其熱力學(xué)能及熵為0，即對于t0=ttp=273K、p0=ptp=611.7Pa的飽和水有： 水與水蒸汽表水與水蒸汽表二二. . 溫度為溫度為0.01oC0.01oC、壓力為、壓力為P P的過冷水的過冷水 忽略水的壓縮性，即比體積忽略水的壓縮性，即比體積v v不變，又溫度不變，不變，又溫度不變，那么那么: : uo=u0=0, w=0 q=0 uo=u0=0, w=0 q=0 so=so=0, h0= uo+p0 v0=0 so=so=0, h0= uo+p0 v0=0kgkJvpuhkgmvKkgkJskgkJu/0/00

8、100021. 0)/(0/0000030005.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)三三. . 溫度為溫度為t t、壓力為、壓力為P P的未飽和水的未飽和水TdTcTqsqhhdTcqpTTTp16.27316.273016.273 shql飽和水狀態(tài)：飽和水狀態(tài)：5.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)四四. . 壓力為壓力為P P的干飽和蒸汽的干飽和蒸汽) () () (vvpuuhhssTssxxxTxssxxssxhhxxhhxvvxxvv)1 ()1 ()1 (五五. . 壓力為壓力為p p的濕飽和蒸汽的濕飽和蒸汽5.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)六六

9、. . 壓力為壓力為P P的過熱蒸汽的過熱蒸汽 過熱度：過熱度：t tst tsTTpsTpTTpsSsTdTcTTdTcsqhhdTcq16.273supsup5.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)7 74 4水蒸汽表和圖水蒸汽表和圖 水與水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水與水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)p、v、t、h、s均可從水均可從水蒸汽圖表中查到，圖表中沒有的參數(shù)，可根據(jù)蒸汽圖表中查到，圖表中沒有的參數(shù)，可根據(jù)參數(shù)間的一般關(guān)系計(jì)算得到，如參數(shù)間的一般關(guān)系計(jì)算得到，如u 按按 u=h-pv 計(jì)算。計(jì)算。 熱力學(xué)性質(zhì)表很簡單，它是把熱力學(xué)性質(zhì)以一一熱力學(xué)性質(zhì)表很簡單，它是把熱力學(xué)性質(zhì)以一一對應(yīng)的表格形式表示出

10、來，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：對確定對應(yīng)的表格形式表示出來，其特點(diǎn)表現(xiàn)在：對確定點(diǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，但對非確定點(diǎn)需要內(nèi)插計(jì)算，一般用點(diǎn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，但對非確定點(diǎn)需要內(nèi)插計(jì)算，一般用直線內(nèi)插。直線內(nèi)插。 5.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)內(nèi)插法介紹內(nèi)插法介紹xy2y2x1y1x1 12 2知知1122,ax y xyx求求?ay axay2y1yay1ayyhh由圖可看出由圖可看出兩三角形相似，對應(yīng)邊成比例。兩三角形相似，對應(yīng)邊成比例。21211ayyhxxxx12121axxhyyxx112121aaxxyyyyxx整理得整理得所以所以有有5.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù) 知知p,tp,

11、t）, ,判斷水或蒸汽所處的狀態(tài)判斷水或蒸汽所處的狀態(tài) 查飽和表得已知壓力或溫度下的飽和溫度查飽和表得已知壓力或溫度下的飽和溫度ts(p)ts(p)（或飽和壓力（或飽和壓力ps(t) ps(t) ）：）：過熱蒸氣）出干度飽和狀態(tài)或濕蒸氣（給未飽和水)()()(pttxpttpttsss 在濕蒸汽區(qū)，在濕蒸汽區(qū)，p p、t t不是兩個(gè)獨(dú)立的變量，因不是兩個(gè)獨(dú)立的變量，因此不能由此不能由p p、t t確定狀態(tài)點(diǎn)。確定狀態(tài)點(diǎn)。5.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù) 已知已知p p或或t t及某一比參數(shù)及某一比參數(shù)y yv v或或s s或或h h）, ,判判斷水或蒸汽所處的狀態(tài)查飽和表得已知

12、壓力或斷水或蒸汽所處的狀態(tài)查飽和表得已知壓力或溫度下的溫度下的yy、y”y”： 過熱蒸氣）濕蒸氣（算出干度未飽和水yyxyyyyyyyyyx 在濕蒸汽區(qū)干度及其它參數(shù)的的計(jì)算：在濕蒸汽區(qū)干度及其它參數(shù)的的計(jì)算：)()()(hhxhhssxssvvxvv 5.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)xpvThsxc水蒸汽的水蒸汽的h - s圖圖5.2 5.2 水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)5.3 5.3 水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的基本熱力過程一一. . 水蒸汽基本過程水蒸汽基本過程二二. . 水蒸汽基本公式水蒸汽基本公式。后三式只用于可逆過程Tdsqvdpwpdvwhquqwhqwuqt

13、pvt定容、定壓、定溫及定熵四種定容、定壓、定溫及定熵四種水蒸汽的定壓過程水蒸汽的定壓過程342pv1工程中的設(shè)備工程中的設(shè)備: :鍋爐、換熱器鍋爐、換熱器過程特點(diǎn)過程特點(diǎn):p=:p=定值定值過程在圖中表示過程在圖中表示5.3 5.3 水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的基本熱力過程2Tshs2h2h1134143T-s 圖和圖和h-s圖中的表示圖中的表示s1s25.3 5.3 水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的基本熱力過程能量轉(zhuǎn)換計(jì)算能量轉(zhuǎn)換計(jì)算wt= 0 q = h 舉例：鍋爐中，水從舉例：鍋爐中，水從30、4MPa, 定壓加熱到定壓加熱到450。 ts(4MPa)=250.33q = h2-h1vdp

14、hq5.3 5.3 水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的絕熱過程水蒸汽的絕熱過程p12pvp2工程中的設(shè)備：汽輪機(jī)工程中的設(shè)備：汽輪機(jī)12過程特點(diǎn)過程特點(diǎn):q=0:q=0過程在圖中表示過程在圖中表示5.3 5.3 水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的基本熱力過程212Tsp1p2hsp1p221h1h2h22T-s T-s 圖和圖和h-sh-s圖中的表示圖中的表示5.3 5.3 水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的基本熱力過程能量轉(zhuǎn)換計(jì)算能量轉(zhuǎn)換計(jì)算q = 0q = 0t12wh h 212Ts不可逆過程：不可逆過程： 可逆過程：可逆過程： t12whhp1p25.3 5.3 水蒸汽的基本熱力過程

15、水蒸汽的基本熱力過程hsp1p221h1h2h22汽輪機(jī)內(nèi)效率汽輪機(jī)內(nèi)效率 12oi12hhhh5.3 5.3 水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的定溫過程水蒸汽的定溫過程pv實(shí)際設(shè)備中很少見實(shí)際設(shè)備中很少見TCTcT遠(yuǎn)離飽和線，遠(yuǎn)離飽和線，接近于理想接近于理想氣體氣體. .5.3 5.3 水蒸汽的基本熱力過程水蒸汽的基本熱力過程 水蒸汽的定溫過程水蒸汽的定溫過程12Tshs12可逆過程：可逆過程：qTdsT s twqh水蒸汽的定容過程水蒸汽的定容過程實(shí)際設(shè)備中不常見實(shí)際設(shè)備中不常見12pv1TshspT212 vpv例題例題 過熱蒸汽由初態(tài)過熱蒸汽由初態(tài)p p=2MPa=2MP

16、a、t t=300=300絕熱膨脹到絕熱膨脹到 p2= p2=kPa = 0.004MPakPa = 0.004MPa，求此過程中每，求此過程中每kgkg蒸汽所作蒸汽所作 的功及每的功及每kgkg蒸汽膨脹終態(tài)蒸汽的干度。蒸汽膨脹終態(tài)蒸汽的干度。解解x2x20.7860.7861230252035990kJ/kgswhh 查圖法查圖法從從 h-s h-s 圖上查得圖上查得h2h22035kJ/kg,2035kJ/kg,1 12 2h hs sh1h1h2h2x2x2p2p2p1p1t1t1 查表法查表法由由 p p=2MPa=2MPa、t t=300=300，從水蒸氣，從水蒸氣表表中查得中查得h h=3022.6kJ/kg=3022.6kJ/kg、 s s=6.6748kJ/(kg.K)=6.6748kJ/(kg.K)當(dāng)當(dāng) p2=0.004MPa