第六章水蒸氣的熱力學性質及過程

第六章水蒸氣的熱力學性質及過程第1頁，共20頁。1。熟練掌握水蒸汽的有關基本概念：（1）飽和水（飽和溫度、飽和壓力）（2）過冷度（過冷水）、過熱度（過熱蒸汽）（3）液體熱、過熱熱、汽化潛熱、干度、臨界點（4）一點、兩線、三區(qū)、五態(tài)2。熟練掌握水蒸汽的熱力性質、水定壓汽化過程和水蒸汽的P-V圖、T-S圖3。掌握水蒸汽表和利用水蒸汽表進行五態(tài)的相關基本計算4。掌握水蒸汽的h-S圖和基本熱力過程計算基本要求：第2頁，共20頁。范德瓦爾方程實際氣體的熱力學能和焓不僅是溫度的函數(shù)，且與體積有關，所以比熱容也是溫度和體積的函數(shù)。水蒸汽的熱力學能、焓和熵通過查圖和表求得。實際氣體的狀態(tài)方程：理想氣體：水蒸汽：------實際氣體（不能用理想氣體的狀態(tài)方程）第一節(jié)概述第3頁，共20頁。第二節(jié)水的定壓汽化過程和

水蒸氣的p-v圖及T-s圖汽化和液化汽化蒸發(fā)沸騰一、飽和溫度和飽和壓力飽和蒸汽飽和水飽和狀態(tài)相應的溫度和壓力稱為飽和溫度（ts）和飽和壓力，兩者一一對應。ts=f(P)第4頁，共20頁。二、水的定壓汽化過程容器中裝有1kg水，0℃pvTs100℃abab100℃100℃cddc>100℃ee第5頁，共20頁。ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd五個狀態(tài)：（1）a：未飽和水（過冷水），t<ts過冷度t=ts-t,

p、T是獨立的狀態(tài)參數(shù)，單相均勻系=f(p，T)。（2）b：飽和水，t=ts，p、T不再是獨立的狀態(tài)參數(shù)處于平衡態(tài)單相均勻系=f(p或T)。v’，u’，h’，s’（3）d：干飽和蒸汽，t=ts，p、T不再是獨立的狀態(tài)參數(shù)處于平衡態(tài)單相均勻系=f(p或T)。v”，u”，h”，s”第6頁，共20頁。（4）c：濕蒸汽，飽和水和飽和蒸汽的混合物t=ts，p、T不是獨立的狀態(tài)參數(shù)。處于平衡態(tài)雙相非均勻系=f(p或T，x)。

干度x：1kg濕蒸汽中含xkg的飽和蒸汽，(1-x)kg飽和水。ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd（5）e：過熱蒸汽，t>ts,過熱度t=t-ts,p、T是獨立的狀態(tài)參數(shù)，單相均勻系=f(p,T)。第7頁，共20頁。三個階段：1）定壓預熱階段a-b：未飽和水變?yōu)轱柡退?。比液體熱：2）定壓汽化階段b-c-d：飽和水變?yōu)楦娠柡驼羝?，既是定壓又是定溫的相變加熱過程。比汽化潛熱：3）定壓過熱階段d-e：飽和蒸汽變成過熱蒸汽，比過熱熱：ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd第8頁，共20頁。三、水蒸氣的p-v圖和T-s圖x=0x=0x=1x=1p0vsT0CC濕蒸汽區(qū)濕蒸汽區(qū)過熱蒸汽區(qū)過熱蒸汽區(qū)未飽和水區(qū)未飽和水區(qū)1、一點二線三區(qū)五態(tài)。2、當壓力升高時，飽和溫度隨之升高，汽化過程縮短，比汽化潛熱減少，預熱過程變長，比液體熱增加。3、飽和水的比體積隨壓力的升高略有增加，而飽和蒸汽的比體積則隨壓力的升高明顯的減小。4、臨界點上的比汽化潛熱為零，即汽化在一瞬間完成。第9頁，共20頁。ssxs’ss”Tsvav’v”vxvs0pTabcedebavcd（1）飽和水（飽和溫度、飽和壓力）（2）過冷度（過冷水）、過熱度（過熱蒸汽）（3）液體熱、過熱熱、汽化潛熱、干度、臨界點（4）一點、兩線、三區(qū)、五態(tài)p0vsT0x=1x=1x=0x=0CC濕蒸汽區(qū)濕蒸汽區(qū)過熱蒸汽區(qū)過熱蒸汽區(qū)未飽和水區(qū)未飽和水區(qū)第10頁，共20頁。第三節(jié)水蒸氣表飽和水與飽和水蒸氣表、未飽和水與過熱蒸汽表

一、飽和水與飽和水蒸氣表1.按溫度排列，附表2tp,

v’，h’，s’，v”，h”，s”2.按壓力排列，附表3pts,

v’，h’，s’，v”，h”，s”濕蒸汽：v’，h’，s’v”，h”，s”x二、未飽和水與過熱水蒸氣表t，p

v，h，su=h-pv第11頁，共20頁。三、計算步驟1、確定狀態(tài)已知（p，t）tst>ts

過熱蒸汽

t<ts

未飽和水

已知（p，v）v’,v”v’<v<v”

濕蒸汽

v<v’

未飽和水

v>v”

過熱蒸汽

xSx，hx2、根據(jù)狀態(tài)查相應的圖或表，濕蒸汽查飽和水與飽和蒸汽表，再利用干度公式求出。3、熱力學能利用公式u=h-pv求得。第12頁，共20頁。例P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，確定狀態(tài)，并求出溫度、比焓、比熱力學能和比熵。查飽和水與飽和蒸汽表ts=151.85C，v’=0.0010928m3/kg，v”=0.37481m3/kg解：濕蒸汽h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kgs’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)第13頁，共20頁。第四節(jié)水蒸氣的h-s圖hs一、定壓線：dqp=dh，dq=T.ds，定壓預熱階段：向上凹曲的曲線；定壓汽化階段：直線；定壓過熱階段：上凹曲的曲線。X=1X=0C二、定溫線：在濕蒸汽區(qū)定壓線就是定溫線，因而定溫線在濕蒸汽區(qū)為直線；在過熱蒸汽區(qū)為向右凸曲的曲線，越往右，定溫線越趨于水平。三、定干度線：濕蒸汽區(qū)不同定壓線上干度相同的狀態(tài)點的連線。因T-s圖分析循環(huán)有優(yōu)點，但用于計算不方便；而h-s圖用作數(shù)值計算很方便。第14頁，共20頁。第五節(jié)水蒸氣的基本熱力過程目的：1）初、終狀態(tài)參數(shù)；2）過程功、熱量以及焓、熵的變化量?？赡孢^程求解步驟：1）根據(jù)初態(tài)已知條件查圖或表得到其他狀態(tài)參數(shù)。2）根據(jù)過程特征和終態(tài)參數(shù)查圖或表得到其他終態(tài)參數(shù)。3）根據(jù)初、終狀態(tài)參數(shù)求出功、熱量以及焓、熵變化量。第15頁，共20頁。一、定容過程（v=常數(shù))

體積功技術功二、定壓過程（p=常數(shù))體積功技術功p1x=1hs2t21x1第16頁，共20頁。三、定溫過程（T=常數(shù))四、絕熱過程（s=常數(shù))單位質量熱量：體積功：技術功：體積功：技術功：第17頁，共20頁。hsp2p1t11321-2可逆過程：1-3不可逆過程：絕熱效率（相對內效率）：第18頁，共20頁。例P1=5Mpa，t1=450C，P2=0.005Mpa，oi=0.9求x2，s2，wt，x2’，sg，wt’hsp2p1t112解：可逆過程1-2：P1，t1h1=3317kJ/kg，s1=6.8204kJ/(kgK)s2=s1=6.8204kJ/(kgK)P2s2’=0.4762kJ/(kgK)，s2”=8.3952kJ/(kg