工程熱力第七章

工程熱力第七章1第一頁，共三十四頁，2022年，8月28日二.飽和狀態(tài)(Saturatedstate)

當汽化速度=液化速度時，系統(tǒng)處于動態(tài)平衡，宏觀上氣、液兩相保持一定的相對數(shù)量—飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)的溫度—飽和溫度，ts(Ts)

飽和狀態(tài)的壓力—飽和壓力，ps

加熱，使溫度升高如t'，并保持定值，系統(tǒng)建立新的動態(tài)平衡。與之對應，p變成ps'。所以一一對應，只有一個獨立變量，即2第二頁，共三十四頁，2022年，8月28日3第三頁，共三十四頁，2022年，8月28日幾個名詞：飽和液—處于飽和狀態(tài)的液體：

t=ts干飽和蒸汽—處于飽和狀態(tài)的蒸汽：t=ts過冷液（未飽和液）

—溫度低于飽和溫度的液體：t<ts，ts–t稱“過冷度”。過熱蒸汽

—溫度高于飽和溫度的蒸汽：t>ts,t–ts=d稱“過熱度”濕飽和蒸汽—飽和液和干飽和蒸汽的混合物：t=ts使未飽和液達飽和狀態(tài)的途徑：4第四頁，共三十四頁，2022年，8月28日三.干度--dryness（濕度

y=1–x）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)量分數(shù)，用w或x表示。5第五頁，共三十四頁，2022年，8月28日四.吉布斯相律與水的三相點1.吉布斯相律對于多元（如C個組元）多相（如p個相）的熱力系，其獨立參數(shù)，即自由度

F=C–p+2例：水在液相（或固相、氣相）時

C=1，p=1，故F=2，此時壓力，溫度均可獨立變化。水在汽液共存時C=1，p=2，故F=1，此時壓力和溫度中僅有一個可自由變化。三相點：C=1，p=3故F=0。2.水的三相點(triplepint)：?注意：水的三相點的成份可以變化，故比體積不是定值，但三相點各相的比體積是定值。分別加’和’’表示飽和液相和飽和氣相。6第六頁，共三十四頁，2022年，8月28日§7–2水定壓加熱汽化過程一.水定壓加熱汽化過程預熱汽化過熱t(yī)<tst=tst=tst=tst>ts7第七頁，共三十四頁，2022年，8月28日vtp322.064MPa373.99C0.003106m/kgcrcrcr===o二.水定壓加熱汽化過程的p-v圖及T-s圖一點：臨界點兩線飽和水線飽和蒸汽線三區(qū)過冷水區(qū)濕蒸汽區(qū)過熱蒸汽區(qū)五態(tài)過冷水飽和水濕飽和蒸汽干飽和蒸汽過熱蒸汽與三相點的區(qū)別？8第八頁，共三十四頁，2022年，8月28日1、請注意液體熱（）、氣化潛熱（）和過熱熱（）的含義及其在T-S圖上的表示。很顯然：當PS和TS增大時，減小，到臨界點時為零。2、P-V圖上的等溫線：在過冷區(qū)，幾乎為一條垂線（為什么？）；在兩相區(qū)，為水平線；在過熱區(qū)，是向下傾斜的曲線（與理想氣體類似）。3、T-S圖上的等壓線：在過冷區(qū)，幾乎與下界限線重合（為什么？）；在兩相區(qū)，為水平線；在過熱區(qū)，是向上傾斜的曲線（與理想氣體類似）。4、關(guān)于飽和水線和飽和蒸汽線的走向：當PS和TS增大，水受熱膨脹的影響大于壓縮的影響，v’和s’都增大，故飽和水線向右上方傾斜。而對于水蒸氣，受熱膨脹的影響小于壓縮的影響，v’和s’都減小，故飽和蒸氣線向左上方傾斜。5、關(guān)于臨界點：在臨界點，飽和水和飽和蒸汽已無區(qū)別。當t>tcr時，不管壓力多大，都不能使蒸汽液化。也即液態(tài)水所能達到的最高溫度為tcr=373.99℃。同時，臨界溫度和臨界壓力為最高飽和溫度和飽和壓力。對p-v圖及T-s圖的幾點說明：9第九頁，共三十四頁，2022年，8月28日§7–3水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)

水和水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)可按不同區(qū)域，由給出的獨立狀態(tài)參數(shù)通過實際氣體狀態(tài)方程及其他一般關(guān)系式計算（通常由計算機計算）或查圖表確定。一.零點規(guī)定規(guī)定：三相點液態(tài)水熱力學能及熵為零可近似為零在動力工程中水蒸氣不宜利用理想氣體性質(zhì)計算。KKK10第十頁，共三十四頁，2022年，8月28日查圖表或由專用程序計算。下面介紹p不高時的近似計算方法：1、特例：溫度0.01℃，壓力p的過冷水。

與基準點（三相點的液相水）比較，忽略水的壓縮性，體積不變。所以w≈0。溫度不變，體積不變，u=0，q=0,s=0,h=u+pv≈0（p不高時）。二.過冷水（未飽和水）（t，p）2、溫度為t，壓力為p的過冷水。假定0.01℃的水在壓力p下加熱至t，所加入的熱量為：T≤100℃0.01℃，p的過冷水的焓則：11第十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日同理：273.16K，p的過冷水的熵三.飽和水(ps或ts)

查圖表或由專用程序計算。在壓力不高時，同樣可用上面公式近似計算焓和熵。四.干飽和蒸氣(ps或ts)

查圖表或由專用程序計算。12第十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日五.濕飽和蒸汽（ts或ps、x）由ts（或ps）與x共同確定：13第十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日六.過熱蒸汽（p，t）注意：1、過熱蒸汽不可用類似未飽和水的近似式，因cp變化復雜。2、一定壓力下的過熱蒸汽，其t、v、h、s、u均大于同壓力下飽和蒸汽的相應參數(shù)，據(jù)此可判斷是否為過熱蒸汽。查圖表或由專用程序計算。其理論計算式為：14第十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日§7–4水蒸氣表和圖一.水蒸氣表

1.飽和水和干飽和蒸汽表15第十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日2.未飽和水和過熱蒸汽表16第十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日請同學們思考幾個問題：1、為什么表中沒有u？2、濕蒸汽參數(shù)怎么查？3、表7-1第二行的溫度為0.01℃，壓力為0.0006117MPa，該點是什么點？它的特點是什么？4、表7-1最后一行溫度為373.99℃，壓力為22.064MPa，該點又是什么點，它的特點是什么？5、表7-2中數(shù)據(jù)區(qū)中的黑線表示什么意思？17第十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日二.水蒸氣的溫—熵（T-s）圖一般來說，T-s圖上有等p線，等v線，等x線，等u線等。在進行循環(huán)分析時，常使用T-s圖。18第十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日三.水蒸氣的焓—熵（h-s）圖1）定壓線群濕蒸汽區(qū)，T=Ts不變，直線。過熱蒸汽區(qū)，斜率隨T增大而增大。0兩者交界處平滑過渡。19第十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日2）定溫線群濕蒸汽區(qū)：直線，與等壓線重合過熱蒸汽區(qū)：等溫線較等壓線平坦，低壓時趨于水平。20第二十頁，共三十四頁，2022年，8月28日3）等容線群4）等干度線等容線比等壓線陡21第二十一頁，共三十四頁，2022年，8月28日150°c的液態(tài)水放在一密封容器內(nèi)，試問水可能處于什么壓力？解：查飽和水和干飽和蒸汽表，t1=150oc時ps=0.47571MPa，因此水可能處于p0.47571MPa，若p<0.47511MPa則容器內(nèi)150oc的水必定要變成過熱蒸汽。22第二十二頁，共三十四頁，2022年，8月28日已知水蒸氣的壓力為p=0.5MPa，比體積v=0.35m3/kg問這是不是過熱蒸汽？如果不是，那么是飽和蒸汽還是濕蒸汽？用水蒸氣表求出其他參數(shù)。解：利用水蒸氣表，p=0.5MPa時所以該水蒸氣不是過熱蒸汽而是濕蒸汽23第二十三頁，共三十四頁，2022年，8月28日24第二十四頁，共三十四頁，2022年，8月28日冷凝器中，蒸汽壓力為4kPa，x=0.95，試求vx，hx，sx的值；若此蒸汽凝結(jié)為水，試求其容積變化。解：查飽和水和干飽和蒸汽表p=0.004MPa相對容積變化率25第二十五頁，共三十四頁，2022年，8月28日§7–5水蒸氣的基本過程一.基本公式過程中狀態(tài)參數(shù)確定—圖表或?qū)Ｓ贸绦蛴嬎?。功、熱量的計算式：問題：以上各式的適用范圍？26第二十六頁，共三十四頁，2022年，8月28日二.定壓過程27第二十七頁，共三十四頁，2022年，8月28日三.定熵過程（可逆絕熱）注意：水蒸氣的絕熱過程有時表示為：其中為經(jīng)驗數(shù)字過熱蒸汽

κ=1.3飽和蒸汽

κ=1.135濕蒸汽

κ=1.035+0.1x或水蒸氣?但此法計算誤差大，不宜用它計算狀態(tài)參數(shù)，僅作估算。28第二十八頁，共三十四頁，2022年，8月28日四.定體積過程v<vc時，定容加熱x下降

v>vc時，定容加熱x上升

定容加熱時x如何變化？思考：29第二十九頁，共三十四頁，2022年，8月28日五.定溫過程?30第三十頁，共三十四頁，2022年，8月28日汽缸--活塞系統(tǒng)內(nèi)有0.5kg，0.5MPa，260°c的水蒸氣試確定缸內(nèi)蒸汽經(jīng)可逆等溫膨脹到0.20MPa作的功與熱量。解：查過熱蒸汽表p1=0.5MPa，t1=260°c時p2=0.20MPa，t2=260°c時