第十章水蒸氣

第十章水蒸氣第1頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四10—1水蒸氣的發(fā)生過程工業(yè)上所用的水蒸氣都是由各種鍋爐生產(chǎn)的。而鍋爐中水蒸氣的發(fā)生過程可看作是定壓加熱過程，可分為三個(gè)階段：水的預(yù)熱、水的汽化和水蒸氣的過熱。下面取1kg水定壓受熱而生成水蒸氣的過程按上述三個(gè)階段進(jìn)行討論。第2頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四一、水蒸氣的定壓發(fā)生過程第3頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四(一)水的定壓預(yù)熱過程定壓預(yù)熱過程中使水由0.01℃上升到飽和溫度TS加熱所需的熱量稱為水的液體熱，用q′表示。定壓預(yù)熱過程的壓力越高對(duì)應(yīng)的飽和溫度也越高。水的液體熱就越大。定壓預(yù)熱過程的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系可以表示為式中上角標(biāo)

'表示飽和水的狀態(tài)。二水蒸氣發(fā)生過程中的能量關(guān)系第4頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四當(dāng)定壓預(yù)熱過程的壓力不高，而相應(yīng)地飽和溫度不高時(shí)，v′≈v0.01，于是上式可近似地表示為國際水蒸氣性質(zhì)會(huì)議規(guī)定取水的三相點(diǎn)狀態(tài)下內(nèi)能的數(shù)值為零。而在一般情況下，溫度為0.01℃時(shí)水的內(nèi)能均可近似地取為零。在壓力不高時(shí)，還可把0.01℃時(shí)水的焓也近似地取為零。第5頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四(二)水的定壓汽化過程汽化過程中飽和水和飽和水蒸氣的溫度和壓力都保持不變。

1kg飽和水定壓汽化成為飽和水蒸氣所需的熱量稱為汽化潛熱，用L表示。汽化過程壓力越高汽化潛熱數(shù)值越小。臨界壓力下，汽化潛熱為零。式中上角標(biāo)

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表示飽和水蒸氣的狀態(tài)。第6頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四(三)定壓過熱過程對(duì)飽和水蒸氣繼續(xù)加熱，水蒸氣的溫度便升高到高于飽和溫度的數(shù)值。這種水蒸氣稱為過熱水蒸氣。第7頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四三、水蒸氣的T-s圖一點(diǎn)（臨界點(diǎn)）;兩線（上、下界線）;三區(qū)（液態(tài)區(qū)、濕蒸汽區(qū)、汽態(tài)區(qū)）;五態(tài)（未飽和水、飽和水、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽）s第8頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四四、水蒸汽的飽和狀態(tài)處于飽和狀態(tài)的飽和水與飽和水蒸氣共存的混合物稱為濕飽和蒸汽，而把純粹的飽和水蒸汽稱為干飽和蒸汽。通常把濕飽和蒸汽中干飽和蒸汽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱為干度用x表示。按此定義有：第9頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四第10頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四10-2水蒸汽的熱力性質(zhì)表和圖水蒸汽的熱力性質(zhì)比較復(fù)雜，根據(jù)理論分析及實(shí)驗(yàn)結(jié)果所建立的水蒸氣的狀態(tài)方程式往往包含有很多函數(shù)項(xiàng)及很多系數(shù)因此很難直接利用這種方程式通過簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算來求取水蒸氣的狀態(tài)變化關(guān)系。第11頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四常用的水蒸氣熱力性質(zhì)表有飽和水及干飽和蒸汽表、未飽和水及過熱蒸汽表。飽和水及干飽和蒸汽表通常分為兩種，一種按溫度排列；一種按壓力排列。利用這兩個(gè)表還可以根據(jù)給定的濕蒸汽的某個(gè)參數(shù)或干度x，確定濕飽和蒸汽的各參數(shù)。第12頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四第13頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四飽和水與干飽和蒸汽表第14頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四水蒸氣的h-s圖c:臨界點(diǎn)x=0:飽和水線x=1:干飽和蒸汽線定壓線定溫線定容線定干度線

第15頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四10—3水蒸氣的熱力過程分析水蒸氣熱力過程的目的主要是確定該過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，包括過程中工質(zhì)所作的功、工質(zhì)接受的熱量以及工質(zhì)的內(nèi)能和焓的變化等數(shù)值的分析及計(jì)算。為此還必須確定過程中工質(zhì)狀態(tài)參數(shù)的變化。而求解水蒸氣的狀態(tài)變化關(guān)系，則只能借助水蒸氣表及圖，根據(jù)給定的過程特點(diǎn)來確定各狀態(tài)的參數(shù)。第16頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四(一)定容過程定容過程中工質(zhì)的比容不變第17頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四(二)定壓過程定壓過程中工質(zhì)的壓力不變第18頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四（三）定溫過程定溫過程中工質(zhì)的溫度不變第19頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四(四)定熵過程絕熱過程中工質(zhì)的熵不變第20頁，共22頁，2023年，2月20日，星期四例10-2設(shè)水蒸氣在過熱器中定壓吸熱，由初始狀態(tài)1的p1＝6MPa，x1＝0.98升溫到t2=500℃，試求水蒸氣所吸收的熱量。解：p1＝6MPa，根據(jù)飽和水蒸氣表查得

h’=1213.3kJ／kg，h”＝2783.8