實(shí)際氣體與水蒸汽的性質(zhì)

1、關(guān)于實(shí)際氣體與水蒸汽的性質(zhì)第1頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三水和水蒸氣是實(shí)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(shí)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(diǎn): 便宜，易得，無毒， 膨脹性能好，傳熱性能好是其它實(shí)際氣體的代表第2頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三本章主要內(nèi)容1. 實(shí)際工質(zhì)的物性3. 水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用4. 水蒸氣熱力過程2. 水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣蒸氣蒸汽SteamVapor第3頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分

2、，星期三 8.1 純物質(zhì)的熱力學(xué)面及相圖物質(zhì)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Pure substance Solid Liquid Gas Ice Water Steam 第4頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三水的熱力學(xué)面兩相區(qū)單相區(qū)氣液固六個(gè)區(qū)：三個(gè)單相區(qū)、三個(gè)兩相區(qū)液-氣固-氣固-液第5頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三飽和線、三相線和臨界點(diǎn)pv四個(gè)線：三個(gè)飽和線、一個(gè)三相線飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)：臨界點(diǎn)Saturation lineTriple li

3、ne第6頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三臨界點(diǎn)Critical point水的臨界點(diǎn)狀態(tài)飽和液線與飽和氣線的交點(diǎn)氣液兩相共存的pmax,Tmax等溫線是鞍點(diǎn)臨界點(diǎn)第7頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三純物質(zhì)的p-T相圖ppTT液液氣氣固固水一般物質(zhì)三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體升華線升華線凝固線凝固線汽化線汽化線第8頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三 思考題沒有。t374.16 有3. 有沒有500C的水？1. 溜冰冰刀2. 北方冬天晾在外邊的衣服，是否經(jīng)過液相4. 有沒有-3 的蒸汽？5. 一密閉容器內(nèi)有水的汽液混合物，對(duì)

4、其 加熱，是否一定能變成蒸汽？第9頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三純物質(zhì)的p-T相圖ppTT液液氣氣固固水一般物質(zhì)三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體第10頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三飽和線、三相線和臨界點(diǎn)pv飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點(diǎn)第11頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三8.2 汽化與飽和沸騰：表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化(氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下)汽化: 由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過程 (不涉及化學(xué)變化)蒸發(fā)：汽液表面上的汽化 BoilVaporization第12頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6

5、分，星期三飽和狀態(tài)Saturation state飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡飽和溫度Ts飽和壓力ps一一對(duì)應(yīng)放掉一些水，Ts不變， ps？Tspsps=1.01325barTs=100 青藏ps=0.6barTs=85.95 高壓鍋ps=1.6barTs=113.32 Saturation temperatureSaturation pressure第13頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三純物質(zhì)的p-T相圖ppTT液液氣氣固固水一般物質(zhì)三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體汽化線汽化線第14頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三8.3 水蒸氣的定壓發(fā)生過程

6、t tsv vv = vv = vv v v未飽和水飽和水飽和濕蒸汽飽和干蒸汽過熱蒸汽h hh = hh = hh h hs ss = ss = ss s s水預(yù)熱汽化過熱第15頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三水蒸氣定壓發(fā)生過程說明(1)(2)(3) 理想氣體實(shí)際氣體汽化時(shí)，TTs不變，但h增加汽化潛熱(4) 未飽和水過冷度過冷水過熱蒸汽過熱度只有熵加熱時(shí)永遠(yuǎn)增加第16頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三sp-v圖，T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程一點(diǎn)，二線，三區(qū)，五態(tài)第17頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三等壓線上飽和態(tài)參數(shù)pt

7、sv(m3/kg)vsskJ/(kg.K)0.0061120.010.00100022206.1750.09.15621.099.630.00104341.69461.30277.36085.0151.850.00109280.374811.86046.821550.0263.920.00128580.039412.92095.9712221.29374.150.003260.003264.4294.429(bar)()bdbd第18頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三定壓加熱線與飽和液線相近的說明當(dāng)忽略液體cp變化，不同的p，液體近似不可壓，v不變對(duì)每個(gè)不變的T第19頁(yè)，

8、共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三8.4 水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)及其圖表狀態(tài)公理：簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)，兩個(gè)獨(dú)立變量未飽和水及過熱蒸汽，一般已知p、T即可飽和水和干飽和蒸汽，只需確定p或T濕飽和蒸汽， p和T不獨(dú)立，汽液兩相1875年，吉布斯提出了吉布斯相律第20頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三吉布斯相律 Gibbs phase rule無化學(xué)反應(yīng)時(shí)，熱力系獨(dú)立參數(shù)數(shù)目為獨(dú)立強(qiáng)度參數(shù)數(shù)組元數(shù)相數(shù)對(duì)于水單元系單相2個(gè)（ p和T）兩相1個(gè)（ p或T）三相0個(gè)（ p和T定值）四相不可能第21頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定

9、的原則1、未飽和水及過熱蒸汽確定任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，如：p、T2、飽和水和干飽和蒸汽確定p或T3、濕飽和蒸汽除p或T外，其它參數(shù)與兩相比例有關(guān)第22頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三兩相比例由干度x確定定義干飽和蒸汽飽和水對(duì)干度x的說明：x = 0 飽和水x = 1 干飽和蒸汽0 x 1在過冷水和過熱蒸汽區(qū)域，x無意義Quality第23頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定 如果有1kg濕蒸氣，干度為x, 即有xkg飽和蒸汽，(1-x)kg飽和水。已知p或T(h,v,s,h,v,s)+干度xh ,v ,s第24頁(yè)，共35頁(yè)，20

10、22年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三飽和水和飽和水蒸氣表（按溫度排列）飽和水和飽和水蒸氣表（按壓力排列）第25頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三飽和參數(shù)未飽和水和過熱蒸汽表（節(jié)錄）第26頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三表的出處和零點(diǎn)的規(guī)定原則上可任取零點(diǎn)，國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定。但 原則上不為0， 對(duì)水： 表依據(jù)1963年第六屆國(guó)際水和水蒸氣會(huì)議發(fā)表的國(guó)際骨架表編制，盡管IFC（國(guó)際公式化委員會(huì)）1967和1997年先后發(fā)表了分段擬合的水和水蒸氣熱力性質(zhì)公式，但工程上還主要依靠圖表。焓、內(nèi)能、熵零點(diǎn)的規(guī)定：水的三相點(diǎn)第27頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月2

11、0日，22點(diǎn)6分，星期三查表舉例（1）查表時(shí)先要確定在五態(tài)中的哪一態(tài)。例.1 已知 ：p=1MPa,試確定t=100, 200 各處于哪個(gè)狀態(tài), 各自h是多少？ts(p)=179.88t=100 ts, 過熱蒸汽h=2827.5kJ/kg第28頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三如何在圖上表示功和熱p-v圖（示功圖）：面積代表功能否用線段表示熱和功T-s圖（示熱圖）：面積代表熱第29頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三蒸汽動(dòng)力循環(huán)鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器過熱器定壓過程等熵過程第30頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三焓熵圖的畫法(1)1、零點(diǎn)：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向上翹的發(fā)散的形線C點(diǎn)為分界點(diǎn)，不在極值點(diǎn)上第31頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三焓 熵 圖Enthalpy-entropy diagramhsCpx=1x=0pCMollier diagram第32頁(yè)，共35頁(yè)，2022年，5月20日，22點(diǎn)6分，星期三焓熵圖的畫法(2)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(duì)應(yīng)，T 線即 p 線在x=0, x=1之間，從C點(diǎn)出發(fā)的等分線