第七讲水蒸气的热力性质和热力过程
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
"
'
三、水蒸汽的 p v 图和
T s
图
第三节 水蒸气表
(1)未饱和水区 (2)湿蒸汽区 (3)过热蒸汽区
一、饱和水与饱和水蒸汽表 1.按温度排列：
2.按压力排列：
对于湿蒸气，先根据附表2和3查出饱和水和 饱和蒸气的参数，用干度计算。
二、未饱和水与过热水蒸汽 由附表4查出未饱和水和过热水蒸汽的 v, h, s 例6-1 有一种说法：“过冷水一定很冷，过 热水蒸汽一定很热”，试用水蒸汽表对此加 以评论。
2 1
qv h2 h1 v p2 p1
二、定压过程 单位质量膨胀功 单位质量技术功 单位质量热量
w p pdv p(v2 v1 )
1
2
wt , p vdp 0
1
2
q p h2 h1
三、定温过程 单位质量热量 单位质量膨胀功
qT Tds T (s2 s1 )
第一节 概述
一、水蒸气不适于理想气体状态方程 水蒸气离液态不远，而且伴随物质聚态的变化 实际气体的热力学能不仅是温度的函数，还 是比体积的函数。
实际气体的状态方程：
a p 2 v b RT v
实际气体的比热容：
u cv cV (T , v) T V
单位质量技术功：
wt ,s h1 h2
例6-5：有一刚性封闭容器，装有 p1 0.2MPa 、 x1 0.0004428 的湿蒸汽，对其加热至 p2 10MPa 试确定加热终点的状态，求出单位质量的加热量。 解：查附表3得， p1 0.2MPa 时的参数为
1.定压预热阶段： a b
比液体热： ql 0 c p dT 面积abs' s0 a
ts
2.定压汽化阶段：b d
比汽化潜热
r h" h ' 面积bds" s 'b
湿饱和蒸汽：饱和水完全汽化之前，饱和水与水 蒸汽的混合物。
d e 3.定压过热阶段：
过热度：
比过热热：
定压线簇向右上方呈发散状。
二、定温线 在湿蒸汽区定压线即定温线；在过热蒸汽区， 定温线为向右上凸的曲线。 三、定干度线 湿蒸汽区不同定压线上干度相同的状态点 的连线
例6-4：如图6-6所示，在湿蒸汽区任一定压 线段BD内取一点M，则该点的干度 x BM BD 试证明之。
hx h ' GN BM x " ' GD BD h h
h" 2748 .5 kJ kg
s " 1.8604kJ kg K
干度：
ห้องสมุดไป่ตู้
v v' 0.36 0.0010928 x " 0.96 ' 0.37481 0.0010928 v v
比焓值为：
hx xh" 1 x h ' 0.96 2748 .5 (1 0.96)640.1 2663 .78kJ kg
t t t s
qsup c p dt h h " 面积 dess " d
t
s"
ts
1kg 湿蒸汽中含饱和蒸汽 xkg 。 干度：
vx xv" (1 x)v '
u x xu" (1 x)u '
hx xh" (1 x)h '
s x xs (1 x)s
0 0 1 2 0 s 0 1
t1 10.960 C
第四节 水蒸气的 h s
图
焓-熵图 定压过程的热量和绝热过程的技术功可 用纵坐标上线段的长度来表示。
一、定压线
h T s p
定压预热阶段，定压线向上凹； 定压汽化阶段，定压线为直线； 过热阶段，定压线向上凹。
比热力学能：
u x hx pv 2663 .78 0.5 106 0.36103 2483 .78kJ kg
温度：
t t s 151.850 C
例 在压力 p 10MPa 下，对水进行定压加热，当其 温度分别为 t 300 C 和 t 550 C ，试确定其所处 的状态。 解：p 10MPa 时，t 310.96 C t 300 C 时，为未饱和水，过冷度
t s f p
沸腾的条件：水温达到给定压力下的饱和温度。
二、水的定压汽化过程
1 kg 水，压力 0.1MPa ，初始温度 t a 比体积为 va 0.001m3 kg ，
00 C
，这时水的
水在定压加热的时候，比体积略有增加，表 现为点 a 自左向右移动；水温不断上升，焓 和熵增加。
1
2
T s2 s1 h2 p2v2 h1 p1v1
wT qT (u2 u1 )
单位质量技术功
wt ,T T s2 s1 h2 h1
四、绝热过程 单位质量膨胀功
ws h1 p1v1 h2 p2 v2
例6-2：某锅炉产生的蒸汽， p 0.5MPa, v 0.36m3 试确定其所处状态，并求出其温度、比焓、 比热力学能和比熵的数值。
t s 151.850 C
kg
v , 0.001092 m3 kg
h ' 640.1kJ kg
s ' 1.8604kJ kg K
v" 0.37481 m3 kg
第五节 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的热力过程的计算任务： (1)初态和终态的状态参数 (2)过程中的热量、膨胀功、技术功、焓和 熵的变化。 (3)利用蒸汽表和焓熵图进行计算。
一、定容过程 单位质量膨胀功为零 单位质量技术功 单位质量热量：
wv pdv 0
1
2
wt ,v vdp v p1 p2
c p cv R
第二节 水的定压汽化过程与水蒸汽的 p v 图和 T s 图
一、饱和温度和饱和压力
当水和蒸汽的温度和压力不再变化时，从水中 飞出的分子与从蒸汽中飞入水中的分子数达到 0 动态平衡，对应于温度 t C 时，平衡时的压力 称为饱和压力。
蒸发的条件：水蒸汽的分压力小于相应温度下水 的饱和压力。 给定压力下，对应有一个水和水蒸汽的饱和温度 ：
'
三、水蒸汽的 p v 图和
T s
图
第三节 水蒸气表
(1)未饱和水区 (2)湿蒸汽区 (3)过热蒸汽区
一、饱和水与饱和水蒸汽表 1.按温度排列：
2.按压力排列：
对于湿蒸气，先根据附表2和3查出饱和水和 饱和蒸气的参数，用干度计算。
二、未饱和水与过热水蒸汽 由附表4查出未饱和水和过热水蒸汽的 v, h, s 例6-1 有一种说法：“过冷水一定很冷，过 热水蒸汽一定很热”，试用水蒸汽表对此加 以评论。
2 1
qv h2 h1 v p2 p1
二、定压过程 单位质量膨胀功 单位质量技术功 单位质量热量
w p pdv p(v2 v1 )
1
2
wt , p vdp 0
1
2
q p h2 h1
三、定温过程 单位质量热量 单位质量膨胀功
qT Tds T (s2 s1 )
第一节 概述
一、水蒸气不适于理想气体状态方程 水蒸气离液态不远，而且伴随物质聚态的变化 实际气体的热力学能不仅是温度的函数，还 是比体积的函数。
实际气体的状态方程：
a p 2 v b RT v
实际气体的比热容：
u cv cV (T , v) T V
单位质量技术功：
wt ,s h1 h2
例6-5：有一刚性封闭容器，装有 p1 0.2MPa 、 x1 0.0004428 的湿蒸汽，对其加热至 p2 10MPa 试确定加热终点的状态，求出单位质量的加热量。 解：查附表3得， p1 0.2MPa 时的参数为
1.定压预热阶段： a b
比液体热： ql 0 c p dT 面积abs' s0 a
ts
2.定压汽化阶段：b d
比汽化潜热
r h" h ' 面积bds" s 'b
湿饱和蒸汽：饱和水完全汽化之前，饱和水与水 蒸汽的混合物。
d e 3.定压过热阶段：
过热度：
比过热热：
定压线簇向右上方呈发散状。
二、定温线 在湿蒸汽区定压线即定温线；在过热蒸汽区， 定温线为向右上凸的曲线。 三、定干度线 湿蒸汽区不同定压线上干度相同的状态点 的连线
例6-4：如图6-6所示，在湿蒸汽区任一定压 线段BD内取一点M，则该点的干度 x BM BD 试证明之。
hx h ' GN BM x " ' GD BD h h
h" 2748 .5 kJ kg
s " 1.8604kJ kg K
干度：
ห้องสมุดไป่ตู้
v v' 0.36 0.0010928 x " 0.96 ' 0.37481 0.0010928 v v
比焓值为：
hx xh" 1 x h ' 0.96 2748 .5 (1 0.96)640.1 2663 .78kJ kg
t t t s
qsup c p dt h h " 面积 dess " d
t
s"
ts
1kg 湿蒸汽中含饱和蒸汽 xkg 。 干度：
vx xv" (1 x)v '
u x xu" (1 x)u '
hx xh" (1 x)h '
s x xs (1 x)s
0 0 1 2 0 s 0 1
t1 10.960 C
第四节 水蒸气的 h s
图
焓-熵图 定压过程的热量和绝热过程的技术功可 用纵坐标上线段的长度来表示。
一、定压线
h T s p
定压预热阶段，定压线向上凹； 定压汽化阶段，定压线为直线； 过热阶段，定压线向上凹。
比热力学能：
u x hx pv 2663 .78 0.5 106 0.36103 2483 .78kJ kg
温度：
t t s 151.850 C
例 在压力 p 10MPa 下，对水进行定压加热，当其 温度分别为 t 300 C 和 t 550 C ，试确定其所处 的状态。 解：p 10MPa 时，t 310.96 C t 300 C 时，为未饱和水，过冷度
t s f p
沸腾的条件：水温达到给定压力下的饱和温度。
二、水的定压汽化过程
1 kg 水，压力 0.1MPa ，初始温度 t a 比体积为 va 0.001m3 kg ，
00 C
，这时水的
水在定压加热的时候，比体积略有增加，表 现为点 a 自左向右移动；水温不断上升，焓 和熵增加。
1
2
T s2 s1 h2 p2v2 h1 p1v1
wT qT (u2 u1 )
单位质量技术功
wt ,T T s2 s1 h2 h1
四、绝热过程 单位质量膨胀功
ws h1 p1v1 h2 p2 v2
例6-2：某锅炉产生的蒸汽， p 0.5MPa, v 0.36m3 试确定其所处状态，并求出其温度、比焓、 比热力学能和比熵的数值。
t s 151.850 C
kg
v , 0.001092 m3 kg
h ' 640.1kJ kg
s ' 1.8604kJ kg K
v" 0.37481 m3 kg
第五节 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的热力过程的计算任务： (1)初态和终态的状态参数 (2)过程中的热量、膨胀功、技术功、焓和 熵的变化。 (3)利用蒸汽表和焓熵图进行计算。
一、定容过程 单位质量膨胀功为零 单位质量技术功 单位质量热量：
wv pdv 0
1
2
wt ,v vdp v p1 p2
c p cv R
第二节 水的定压汽化过程与水蒸汽的 p v 图和 T s 图
一、饱和温度和饱和压力
当水和蒸汽的温度和压力不再变化时，从水中 飞出的分子与从蒸汽中飞入水中的分子数达到 0 动态平衡，对应于温度 t C 时，平衡时的压力 称为饱和压力。
蒸发的条件：水蒸汽的分压力小于相应温度下水 的饱和压力。 给定压力下，对应有一个水和水蒸汽的饱和温度 ：