熱工基礎-水蒸氣圖表及熱力過程課件

第三節(jié)水蒸氣圖表為了確定水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)，人們在長期實驗和分析計算的基礎上制成了國際上統(tǒng)一的和通用的水和水蒸汽熱力性質圖表，其中包括飽和水及飽和水蒸氣熱力參數(shù)（按溫度和按壓力排列兩個表），不飽和水及過熱水蒸氣熱力參數(shù)等，詳見附錄D---附錄F。

一、零點的規(guī)定

根據(jù)國際規(guī)定，通常以三相點（611.66Pa，273.16K）下的飽和水作為基準點，規(guī)定其熱力學能和熵的值為零。

在工程計算中，一般近似認為0℃時的水的熱力學能、焓和熵的值為零。

1熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程

二、水蒸氣熱力性質表1）水蒸氣表

①飽和水和飽和水蒸氣熱力性質表編排形式

②未飽和水與過熱蒸汽表①飽和水與飽和水蒸汽熱力性質表tp注:各參數(shù)的單位，t—ps，v、h、s、r(′〞)。2熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程注:各參數(shù)的單位，p—ts，v、h、s、r(′〞)。3熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程②未飽和水與過熱蒸汽表:根據(jù)不同溫度和不同壓力，相應地列出未飽和水和過熱蒸汽的v、h、s。用粗黑線分隔，粗線上方為未飽和水的參數(shù)，粗線下方為過熱蒸汽的參數(shù)。4熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程2）幾點說明①：u=h-pv(工程使用較少，未列)；②：對于濕蒸汽的狀態(tài)參數(shù)，要根據(jù)干度以及該壓力下的飽和水與干蒸汽計算，如hx=(1-x)h

'+xh''.

③:表中沒有列出的中間溫度和中間壓力，要用內插法。

5熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程3)、水蒸氣狀態(tài)的確定根據(jù)已知參數(shù)由水蒸氣表確定其他未知參數(shù)時，必須先判斷工質的狀態(tài)，再根據(jù)所處狀態(tài)查對應的表，具體方法如下：①、已知p或t和干度x，由于干度x僅對濕蒸汽有意義，因此處于濕蒸汽狀態(tài)。②、已知（p,t），查飽和水與飽和蒸汽表，得已知壓力下的對應飽和溫度ts，其中t＜ts,未飽和狀態(tài)。t=ts，飽和狀態(tài)，需用干度再確定狀態(tài)。t＞ts，

過熱蒸汽狀態(tài)。6熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程3)、水蒸氣狀態(tài)的確定

①、已知p(或t)和某一參數(shù)如v、h、s,查飽和水與飽和蒸汽表，得已知p(或t)下的v‘和v''。v＜v

',未飽和狀態(tài)。v=v

',飽和狀態(tài)，需用干度再確定狀態(tài)。v

'＜v＜v'',工質處于濕蒸汽狀態(tài).v=v''，干飽和蒸汽狀態(tài)。v＞v''，過熱蒸汽狀態(tài)。7熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程三、水蒸氣狀態(tài)的確定根據(jù)已知參數(shù)由水蒸氣表確定其他未知參數(shù)時，必須先判斷工質的狀態(tài)，再根據(jù)所處狀態(tài)查對應的表，具體方法如下：①、已知p或t和干度x，由于干度x僅對濕蒸汽有意義，因此處于濕蒸汽狀態(tài)。②、已知（p,t），查飽和水與飽和蒸汽表，得已知壓力下的對應飽和溫度ts，其中t＜ts,未飽和狀態(tài)。t=ts，飽和狀態(tài)，需用干度再確定狀態(tài)。t＞ts，

過熱蒸汽狀態(tài)。8熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程三、水蒸氣的焓熵圖

1）：h-s圖的結構h-s圖是以焓h為縱坐標，以熵s為橫坐標構成的，其分部的區(qū)域多為濕蒸汽和過熱蒸汽區(qū)：

水蒸氣的焓熵圖9熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程

2）h-s圖的使用

①、使用之前，應熟悉每一線群表示的參數(shù)單位，清楚參數(shù)單位的分度大小。②、根據(jù)兩個獨立的狀態(tài)參數(shù)，在h-s圖上找交點。該交點就是需要確定的狀態(tài)點，然后讀出過該點的相關參數(shù)值。10熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程第四節(jié)水蒸氣的熱力過程研究水蒸氣的熱力過程的目的與分析理想氣體熱力過程一樣，即為:①確定過程的初態(tài)與終態(tài)的參數(shù)；②計算過程中的能量。但由于水蒸氣是實際氣體，其參數(shù)的確定要使用水蒸氣熱力性質表和焓熵圖。

分析水蒸氣熱力過程的一般步驟為：1）用水蒸氣圖表，由初態(tài)的已知參數(shù)確定其他參數(shù)；2）根據(jù)過程性質，如定壓、定熵等，加上終態(tài)的已知參數(shù)確定終態(tài)及終態(tài)的其他參數(shù)。3）將過程及狀態(tài)表示在p-v、T-s、h-s圖上。4）根據(jù)已求得的初、終態(tài)參數(shù)，應用熱力學基本定律計算熱量和功量。11熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程一、定壓過程鍋爐各換熱器內的吸熱過程，給水在回熱器內的加熱過程，凝汽器中乏汽的放熱過程等，在忽略流動壓損的條件下，均可近似地看做定壓過程。

12熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程一、定壓過程定壓過程計算的是工質與外界交換的熱量。1）確定初、終狀態(tài)參數(shù)

根據(jù)已知初狀態(tài)的兩個獨立狀態(tài)參數(shù)，查水蒸氣圖和表，確定其初狀態(tài)以及未知的其他參數(shù)；由過程特點p=常數(shù)和終態(tài)點的一個狀態(tài)參數(shù)，確定終狀態(tài)點及終狀態(tài)參數(shù)。2)水蒸氣定壓過程的參數(shù)坐標圖

水蒸氣定壓過程在p-v、T-s、h-s圖上的表示如下圖所示。

13熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程1-2是從濕蒸汽定壓加熱成溫度為t2的過熱蒸汽，3-4是從未飽和水定壓加熱成過熱蒸汽。當初狀態(tài)為未飽和水或是飽和水時，定壓過程不能在h-s圖上表示。

定壓過程的參數(shù)坐標圖14熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程3）工質與外界交換的熱量

若已知初態(tài)點1的任意兩個狀態(tài)參數(shù)，如p1、x1,以及終態(tài)點2的一個狀態(tài)參數(shù)，如t2,則可在h-s圖上確定過程初終狀態(tài)點，并得到其他狀態(tài)參數(shù)，如圖所示。

根據(jù)查的的初、終態(tài)點的各參數(shù)，結合過程特點，利用能量方程式得到:q=h2-h1(定壓過程的熱量等于焓差)定壓過程的參數(shù)坐標圖15熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程二、絕熱過程

水蒸氣在汽輪機內的膨脹過程、水在水泵中的升壓過程等，在忽略熱交換的條件下，都是絕熱過程。如果在絕熱過程中不考慮摩擦等不可逆因素，則是定熵過程。定熵過程中關注的是工質所做技術功的多少。16熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程1）確定初、終狀態(tài)參數(shù)

根據(jù)已知條件以及過程特點s1=s2，利用圖或者表確定初、終狀態(tài)參數(shù)。若初狀態(tài)是濕蒸汽或過熱蒸汽，則可在h-s圖上確定過程的初、終態(tài)點，并得到其他狀態(tài)參數(shù)，如下圖所示：水蒸氣的定熵過程17熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程2）絕熱過程的參數(shù)坐標圖

水蒸氣絕熱過程在參數(shù)坐標圖上的表示如圖5-12、如圖5-13所示。18熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程3）工質與外界交換的功量根據(jù)查得的初、終態(tài)點的各參數(shù)，結合過程特點，利用能量方程式得到：wt=-△h=h1-h2（定熵過程的技術功等于焓降）。

實際上，水蒸氣在汽輪機中的工程過程中，因存在摩擦等不可逆因素，熵流雖為零，但熵產(chǎn)始終大于零，因此不是定熵過程，而是熵增的過程。

19熱工基礎--水蒸氣圖表及熱力過程如圖所示，實