氣體和蒸汽性質(zhì)

1、關(guān)于氣體和蒸汽的性質(zhì)第一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月水蒸氣是實際氣體的代表水蒸氣在空氣中含量極小，當(dāng)作理想氣體一般情況下，為實際氣體，使用圖表18世紀(jì)，蒸氣機(jī)的發(fā)明，是唯一工質(zhì)直到內(nèi)燃機(jī)發(fā)明，才有燃?xì)夤べ|(zhì)目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì)優(yōu)點: 便宜，易得，無毒，膨脹性能好，傳熱性能好是其它實際氣體的代表第二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一、汽化與凝結(jié)汽化: 物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程。蒸發(fā)：在液體表面進(jìn)行 的汽化過程沸騰：在液體表面及內(nèi)部進(jìn)行的強烈汽化過程。凝結(jié)：物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程。凝結(jié)的速度取決于空間蒸氣的壓力。第三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于202

2、2年6月二、飽和狀態(tài)(Saturated state)飽和狀態(tài)液體分子脫離其表面的汽化速度氣體分子回到液體中的凝結(jié)速度這時液體與蒸氣處于動態(tài)平衡狀態(tài)，稱為飽和狀態(tài)飽和液體飽和蒸氣第四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月飽和溫度和飽和壓力 處于飽和狀態(tài)的氣、液溫度相同，稱為飽和溫度ts，蒸汽的壓力稱為飽和壓力ps ts上升， ps上升； ps上升， ts上升。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。第五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三相點固、液、氣三相共存的狀態(tài) 1) 當(dāng)壓力低于ptp時，液相不可能存在，而只可能是氣 相或固相。 ptp稱為三

3、相點壓力，對應(yīng)的飽和溫度ttp稱為三相點溫度。 2) 三相點溫度和壓力是最低的飽和溫度和飽和壓力。 3) 各種物質(zhì)在三相點的溫度與壓力分別為定值，但比體積則隨固、液、氣三相的混合比例不同而異。水的三相點溫度和壓力值：第六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)熱力學(xué)面：以p,v,T表示的物質(zhì)各種狀態(tài) 的曲面水的三態(tài)：冰、水、蒸汽第七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月水的熱力學(xué)面兩相區(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)液-氣固-氣固-液pvT第八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月飽和線、三相線和臨界點pv四個線：三個飽和線、一個

4、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：臨界點第九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3-5 水的汽化過程和臨界點第十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月水的定壓加熱汽化過程工業(yè)上所用的水蒸氣都是在定壓加熱設(shè)備中產(chǎn)生的。一般經(jīng)過三個階段：預(yù)熱階段汽化階段過熱階段第十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月幾個名詞 飽和液(saturated liquid)處于飽和狀態(tài)的液體： t = ts 干飽和蒸汽(dry-saturated vapor; dry vapor ) 處于飽和狀態(tài)的蒸汽：t = ts 未飽和液(unsaturated liquid) 溫度低于所處壓力

5、下飽和溫度的液體：t ts, t ts = d 稱過 熱度(degree of superheat)。 濕飽和蒸汽(wet-saturated vapor; wet vapor ) 飽和液和干飽和蒸汽的混合物：t = ts使未飽和液達(dá)飽和狀態(tài)的途徑：第十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月水蒸氣定壓發(fā)生過程圖及其原理第十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月預(yù)熱階段飽和水未飽和水（過冷水）狀態(tài)及狀態(tài)參數(shù)： 這個階段所需的熱量稱為液體熱 ql第十四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月汽化階段干飽和蒸汽飽和水濕(飽和)蒸汽 這個階段所需的熱量稱為汽化潛熱 g濕飽和蒸汽：飽和水與

6、飽和蒸汽混合物第十五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月干度（dryness）（濕度 y =1x）x01飽和液濕飽和蒸汽干飽和蒸汽定義：濕蒸汽中干飽和蒸汽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用w 或 x 表示。第十六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月過熱階段過熱蒸汽干飽和蒸汽 這個階段所需的熱量稱為過熱熱 qsup。 t-ts稱為過熱度第十七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月相變圖第十八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月水定壓加熱汽化過程的p-v圖及T-s圖一點臨界點兩線上界限線下界限線三區(qū)液汽液共存汽五態(tài)未飽和水飽和水濕蒸汽干飽和蒸汽過熱蒸汽第十九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年

7、6月分析： p-v圖中可以看出：影響 v 的主要是 P 和 T：對液態(tài)而言，T對v的影響比P的影響大，因而當(dāng)P增加時，對應(yīng)的飽和溫度增加，則飽和液體的比體積增大；對汽態(tài)而言，正好相反，因而，隨著P的增加，飽和蒸汽的比體積減?。伙柡鸵后w線與飽和蒸汽線必相交于一點C(臨界點)第二十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月臨界點：當(dāng)ttcr時，無論壓力如何增加都不可能液化水的臨界參數(shù)：第二十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一點：二線：三區(qū)：五態(tài)：一點二線三區(qū)五狀態(tài)臨界點上界線和下界線液態(tài)區(qū)、濕蒸汽區(qū)、過熱區(qū)未飽和水、飽和水、濕蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽第二十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作

8、于2022年6月3-6 水和水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)第二十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月水及水蒸氣的參數(shù)計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。國際水蒸氣會議規(guī)定，水的三相點即273.16K的液相水作為基準(zhǔn)點，規(guī)定其熱力學(xué)能及熵為0，即對于t0=ttp=0.01C、p0=ptp=611.659 Pa的飽和水有：一、零點規(guī)定第二十四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 忽略水的壓縮性，即比體積v不變，又溫度不變，則: uo=u0=0, w=0 q=0 熵也不變， so=so=0, h0= uo+p0 v0=0 （壓力不高時）二、溫度為0.01、壓力為p的過冷水第

9、二十五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、溫度為t、壓力為p的飽和水飽和水狀態(tài)：在壓力與溫度較高時，水的cp變化不大，且h0也不能再認(rèn)為零，故不能用上兩式計算ql和s.隨壓力的升高而增大（當(dāng)水溫度小于100時，平均比熱容cp4.1868kJ/(kgK)）第二十六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月四、壓力為p的干飽和蒸汽 加熱飽和水，全部汽化后成為壓力為p、溫度為ts的干飽和蒸汽，其各參數(shù)以v、h、s、u表示。汽化潛熱為：增加熱力學(xué)能的熱量汽化時比體積增大用以膨脹功的熱量第二十七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月五、壓力為p的濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽中部分為水部分為蒸汽，此

10、時溫度t為對應(yīng)于ps的飽和溫度，即t=ts。因為ts和Ps互為相對應(yīng)之?dāng)?shù)值，不是相互獨立的參數(shù)，僅ts和Ps不能決定其狀態(tài)。通常采用干度x來決定其狀態(tài)。第二十八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 超過ts之值稱為過熱度，即t ts。過熱熱量qsup為因過熱蒸汽的cp是p、t的復(fù)雜函數(shù)，故上式不宜用于工程計算。六、壓力為p的過熱蒸汽第二十九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3-7 水蒸氣表和圖第三十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3-7 水蒸氣表和圖水與水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)p、v、t、h、s均可從水蒸氣圖表中查到，圖表中沒有的參數(shù)，可根據(jù)參數(shù)間的一般關(guān)系計算得到，如u按u=

11、h-pv計算。第三十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一、水蒸氣表飽和水及干飽和蒸汽表（表36）未飽和水及過熱蒸汽表（表37）查表的目的蒸氣表判斷工質(zhì)所處的狀態(tài)查相應(yīng)的表或進(jìn)行相應(yīng)的計算第三十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1.飽和水和干飽和蒸汽表（表36）第三十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2.未飽和水和過熱蒸汽表（表37）第三十四張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月情況一： 已知（p,t）查飽和表得已知壓力（或溫度）下的飽和溫度ts(p)（或飽和壓力ps(t) ）：特別注意： 在濕蒸氣區(qū)，p、t不是兩個獨立的變量，因此不能由p、t確定狀態(tài)點。這時還

12、需要已知干度 x 。第三十五張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月情況二：已知p（或t）及某一比參數(shù)y（v或s或h）查飽和表得已知壓力（或溫度）下的y、y”：在濕蒸氣區(qū)干度及其它參數(shù)的的計算：第三十六張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、 水蒸氣的的t s圖 X=0X=1第三十七張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、蒸氣的h-s圖飽和液線和飽和蒸氣線定壓線簇定溫線簇定容線簇定干度線第三十八張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(1)焓熵圖的畫法1、零點：h=0，s=0；2、飽和汽線（上界線）、飽和液線（下界線）3、等壓線群：p兩相區(qū)pT=Const斜直線單相區(qū)sT向上翹

13、的發(fā)散的形線C點為分界點，不在極值點上第三十九張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月焓 熵 圖hsCpx=1x=0pC第四十張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)焓熵圖的畫法氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于理想氣體兩相區(qū)：T、p一一對應(yīng)，T 線即 p 線在x=0, x=1之間，從C點出發(fā)的等分線同理想氣體一樣， v 線比 p 線陡4、定溫線T5、等容線v6、等干度線x第四十一張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月焓 熵 圖hsCx=1x=0pvTx第四十二張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月1）定壓線群1. 在液相區(qū)定壓線與飽和液線近乎重合。2. 在濕蒸汽區(qū)定壓線就是定溫線，T = Ts，為斜直線。3. 過熱蒸汽區(qū)，定壓線斜率隨T升高而增大，形成上蹺的曲線。0第四十三張，PPT共四十六頁，創(chuàng)作于2022年6月2）