水蒸气的热力性质和过程
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水蒸气的热力性质和热力过程
水蒸气的热力性质和热力过程水蒸气是水在升温和转化成气态时所形成的物质。
它具有一系列的热力性质和热力过程，对于理解水蒸气的特性和应用都非常重要。
首先，水蒸气的热力性质可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述。
热容是指物质在吸收或释放热量时，温度的变化程度。
对于水蒸气来说，它的热容随着温度的升高而增加，这是因为水蒸气的分子间作用力较小，因此吸收热量后分子运动更活跃，温度升高的速率更快。
比热容是指单位质量物质温度升高一个单位时所吸收的热量，对于水蒸气来说，其比热容比水要小。
其次，水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程、准静态过程等。
等容过程是指在恒容条件下，水蒸气吸收或释放热量，而温度发生变化。
等压过程是指在恒压条件下，水蒸气吸收或释放热量，而温度发生变化。
准静态过程是指在过程中系统处于平衡状态，及时微小的温度波动也会使系统不再处于平衡状态。
水蒸气还具有一个重要的性质就是饱和水蒸气压。
饱和水蒸气压是指在一定温度下，液态水和水蒸气达到动态平衡时，水蒸气对应的压力。
饱和水蒸气压与温度之间存在着密切的关系，在一定温度范围内，饱和水蒸气压随着温度的升高而增加。
这个关系可以通过饱和水蒸气压与温度的对数关系来描述，即饱和水蒸气压-温度曲线。
这个曲线在一定条件下是稳定的，不会出现温度降低而饱和水蒸气压增加的情况。
水蒸气的热力过程在许多工业和自然现象中都有重要的应用。
例如，在汽轮机中，水的热力能被转化为机械能；在冷凝器中，水蒸气被冷却并变成液态水，释放出大量的热量，用于加热其他物质；在天气系统中，水的蒸发和凝结过程是形成云、降雨、雪等气象现象的基础。
综上所述，水蒸气具有一系列的热力性质和热力过程，对于理解其特性和应用具有重要意义。
我们可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述水蒸气的热力性质。
水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程和准静态过程等。
这些性质和过程对于水蒸气在工业、自然现象中的应用都有重要的意义。
热工基础——水蒸气的热力性质和过程
2
pdv
1
pv2 v1
3、 饱和水的比体积随压力的升高略有增加，而饱和蒸汽的比 体积则随压力的升高明显的减小。
4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。
第三节 水蒸气表
饱和水与饱和水蒸气表、未饱和水与过热蒸汽表
一、饱和水与饱和水蒸气表
1. 按温度排列，附表2
tp, v’，h’，s’， v”，h”，s” 2. 按压力排列，附表3
cp cv R
水蒸汽的热力学能、焓和熵通过查图和表求得。
第二节 水的定压汽化过程和
水蒸气的p-v图及T-s图
汽化和液化
蒸发 汽化
沸腾
一、饱和温度和饱和压力
饱和状态 相应的温度和压力称为饱 和温度（ts）和饱和压力， 两者一一对应。 ts =f(P)
饱和蒸汽 饱和水
二、水的定压汽化过程
容器中装有1kg水， p 0.1MPa ta 0C va 0.001 m3 kg
v’,v”
v >v” 过热蒸汽
Sx，hx
2、根据状态查相应的图或表，湿蒸汽查饱和水与饱和蒸 汽表，再利用干度公式求出。
3、热力学能利用公式u=h-pv求得。
例 P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，确定状态，并求出温 度、比焓、比热力学能和比熵。
解查：饱和水与饱和蒸汽表 ts=151.85C，v’=0.0010928m3/kg， v”湿=0蒸.3汽7481xm 3v/kvg' 0.96
处于平衡态单相均匀系= f ( p或 T )。v’，u’，h’，s’ （3）d：干饱和蒸汽，t = ts ， p、T 不再是独立的状态参数
处于平衡态单相均匀系= f ( p或T )。v”，u”，h”，s”
工程热力学水蒸汽的热力性质
一点(临界点) 二线(饱和水线、干饱和蒸汽线) 三区(未饱和水区、湿蒸汽区、过热蒸汽区) 五态(未饱和水状态、饱和水状态、湿蒸汽状态、干饱和
蒸汽状态、过热蒸汽状态) 水蒸气热力性质图结构特征口诀
“ 一点连双线，三区五态 含 ”
28
5-3 水蒸气的热力性质图表
一、水和水蒸气的热力性质表 包括两种表：
17
二、水蒸气的p-v图和T-s图
将各种压力下水蒸气的定压产生过程线集中表示在 p-v图和T-s图上而得到。
压力升高对汽化过程的影响 p升高（ts升高）：v0基本不变（水的可压缩性极小）； v′增大（因水的膨胀性大于压缩性）； v″减小（因汽的压缩性大于膨胀性）；
18
5-2 水蒸气的定压产生过程
24
5-2 水蒸气的定压产生过程
三、高参数水蒸气对锅炉设备的影响
温度提高的影响
——过热器的受热面积增大， 对材料耐热性能要求高。
压力提高的影响
——液体热和过热热的比例增 大，汽化热的比例缩小，所以 要求：省煤器和过热器受热面 增大，而水冷壁受热面减小。
25
课 堂 问 答
1、为什么现代高参数锅炉广泛设置顶棚过热器和 屏式过热器？
ps上升， ts上升
ts上升， ps上升
一一对应
饱和温度 32.88 ℃ 100 ℃ 179.88 ℃ 365.71 ℃
水
如青藏高原：ps=0.06MPa
ts=85.95 ℃
使水汽化的方法： 1）加热升温；2）降压扩容。
9
5-2 水蒸气的定压产生过程
5-2 水蒸气的定压产生过程
一、水蒸气的定压产生过程
饱和水与干饱和蒸汽的热力性质表；
未饱和水与过热蒸汽的热力性质表.
热工基础-3-(2)-第三章 水蒸气
此阶段所需的热量称为汽化潜热 此阶段所需的热量称为汽化潜热 r ：r = h'' − h'
过热阶段: 过热阶段: 对饱和蒸气继续加热，水蒸气进入过热状态，温度、 对饱和蒸气继续加热，水蒸气进入过热状态，温度、 焓和熵增加 增加。 焓和熵增加。温度超过同压力下饱和蒸气温度的数 值称过热度 过热度： 值称过热度： D = t − ts 干饱和蒸汽
20
Ⅰ
Tc
2'
T
2x
2"
Ⅲ
Ⅰ
1'
Ⅲ
2' 2x
1x
2"
Ⅱ
Ⅱ 10
1'
1"
1x
1"
20 10
x
x
v
s
水蒸汽的p 图和T 水蒸汽的p-v图和T-s图
如果用前面提到的 功量、 的计算， 如果用前面提到的p-v、T-s图进行功量、热量的计算， 用前面提到的 、 图进行功量 热量的计算 则很不方便。 则很不方便。 工程上常用的是： 图 其也有： 工程上常用的是：h-s图。其也有：上、下界线和临 线簇、 界点，定干度线簇 定温线簇、定压、定容线簇 界点，定干度线簇、定温线簇、定压、定容线簇
饱和水
p = const. t = ts
p = const. t = ts v′ < v < v′′ s′ < s < s′′ h′ < h < h′′
p = const. t = ts v = v′′ s = s′′ h = h′′
= T (s − s ) s
'' '
v = v′ s = s′ h = h′
工程热力学-06 水蒸气的热力性质
• 湿度 y = mw mv + mw
h ,v ,s
• 湿蒸汽的比状态参数计算
vx = (1− x)v'+ xv"= v'+ x(v"−v')
⎫
hx ux
= =
(1− x)h'+ hx − psvx
xh"
=
h'+
x(h"−
h')
=
h'+
xr
⎪ ⎪⎪⎬（6
−
12）
sx
=
(1−
x)s'+
xs" =
s'+
5
191.80 1149.2
10
1397. 1
20 1807.1
22.064 =pc
2063.8
6-2 水蒸气的产生过程
2、饱和水变为饱和水蒸汽的定压汽化过程
• 使1kg饱和水在一定压力下完全变为相同 温度的饱和水蒸气所需加入的热量称为
水 的汽化潜热，用符号r表示。在温熵图上
汽
化 潜r热=则T相s应(于s "水−平线s '段)下的矩形面积：
蒸发：汽液表面上的汽化 沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
(气体和液体均处在饱和状态下) 饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
蒸发：任何温度 沸腾：沸点 凝结：物质由蒸汽变为液体的过程
1、蒸发与凝结
蒸发：逸出的分子数 > 被液面俘获的分子数 凝结：逸出的分子数< 被液面俘获的分子数
蒸发
力平衡 热平衡
化学不平衡
3、湿饱和蒸汽 除p或T外，其它参数与两相比例有关
第三章-3-水蒸气
t/ C
o
3 v' , m /kg v" , m /kg h' , kJ/kg h" , kJ/kg
3
s' , s" , kJ/(kg K) kJ/(kg K)
0.001 0.1 1.0 10
2484.5 6.982 0.0010001 129.208 29.33 2258.2 99.63 0.0010434 1.6946 417.51 2014.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 1315.8 310.96 0.0014526 0.01800 1408.6
二者同时进行。
2、饱和状态
——液体和蒸气处于动态平衡的状态。
汽化速度=液化速度时，汽化和凝结仍 在不断进行，但总效果使状态不再变化。
干饱和蒸 气 （饱和蒸 气）
（1）饱和温度ts和饱和压力ps
在饱和状态下，气液温度相同，称为饱和温度； 此时蒸气的压力也确定不变，称为饱和压力。
ps
汽 化 液 化
饱和温度ts 饱和压力ps
• 这个温度tC称为临界温度。 • 与临界温度相对应的饱和压力pC称为临界压力。
• (tC ，pC)是液相和气相能够平衡共存时的最高值。 • 永久气体——温度t > tC的气体。
• 临界参数是物质的固有参数，不同物质其值不同。
H 2O的临界参数 tC 374.15 C pC 22.120MPa
2．若已知p（或t）和某一个参数y
查饱和蒸气表得y、y，比较y的大小，则 y< y 处于未饱和水状态；
y<y< y 处于湿饱和蒸气状态； y> y 处于过热蒸气状态。
3．若已知p（或t）及干度x，湿饱和蒸气状态。
(6)第五章水蒸汽热力性质_热工基础 [兼容模式].
![(6)第五章水蒸汽热力性质_热工基础 [兼容模式].](https://img.taocdn.com/s3/m/241e41e39ec3d5bbfd0a7444.png)
饱和湿空气：湿空气中的水蒸气已饱和, 不能再吸收水份。
pv = ps (T )
49
工程热力学 露点
露点：湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td 称为露点温度, 简称露点。
pv < ps (T )
结露：定压降温到露点, 湿空气中的水蒸气饱和, 凝结 成水(过程1－2)。 结霜：Td < 0 DC
Ts=85.95 ℃ Ts=113.32 ℃
纯物质的p-T相图
p
液 固
p 流体
临界点
气 三相点
流体
固
液
临气界点 三相点
水
T
一般物质 T
工程热力学 水蒸气的定压发生过程
t < ts 未饱和水
v < v'
t = ts
t = ts
t = ts
t > ts
饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v = v' v'< v <v'' v = v'' v > v''
h, v, s
工程热力学
水和水蒸气表
两类
1、饱和水和干饱和蒸汽表 2、未饱和水和过热蒸汽表
工程热力学
34
工程热力学
35
工程热力学
表的出处和零点的规定
表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编 制, IFC(国际公式化委员会)1967、1997和2005年先后发表分段 拟合的水和水蒸气热力性质公式, 但工程上仍会用到图表。 焓、内能、熵零点的规定： 原则上可任取零点, 国际上统一规定。
Thermal Process of Steam
pv = ps (T )
49
工程热力学 露点
露点：湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td 称为露点温度, 简称露点。
pv < ps (T )
结露：定压降温到露点, 湿空气中的水蒸气饱和, 凝结 成水(过程1－2)。 结霜：Td < 0 DC
Ts=85.95 ℃ Ts=113.32 ℃
纯物质的p-T相图
p
液 固
p 流体
临界点
气 三相点
流体
固
液
临气界点 三相点
水
T
一般物质 T
工程热力学 水蒸气的定压发生过程
t < ts 未饱和水
v < v'
t = ts
t = ts
t = ts
t > ts
饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v = v' v'< v <v'' v = v'' v > v''
h, v, s
工程热力学
水和水蒸气表
两类
1、饱和水和干饱和蒸汽表 2、未饱和水和过热蒸汽表
工程热力学
34
工程热力学
35
工程热力学
表的出处和零点的规定
表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编 制, IFC(国际公式化委员会)1967、1997和2005年先后发表分段 拟合的水和水蒸气热力性质公式, 但工程上仍会用到图表。 焓、内能、熵零点的规定： 原则上可任取零点, 国际上统一规定。
Thermal Process of Steam
7.第七章 水蒸气解析
第七章 蒸气的热力性质与热力过程
工程热力学的两大类工质
1、理想气体（ ideal gas）
可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为 主的燃气、空调中的湿空气等
2、实际气体（ real gas）
不能用简单的式子描述，真实工质 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中 制冷工质等
水蒸气是实际气体的代表
未饱和水和过热蒸汽表（节录）
饱 和 参 数
查表举例（1）
查表时先要确定在五态中的哪一态。
例.1 已知 ：p=1MPa,试确定t=100℃, 200℃ 各处于哪个状态, 各自h是多少？
ts(p)=179.916℃
t=100℃ < ts, 未饱和水 t=200℃ > ts, 过热蒸汽
h=419.74kJ/kg h=2827.3kJ/kg
液态区：下界限线与临界等温线上段左侧区域 湿蒸汽区：上、下界限线之间的锺罩形区域
五态 过热蒸汽：一定压力下，温度高于对应饱和温度的蒸汽。
或者说：一定温度下，压力低于饱和蒸汽压的蒸汽。
饱和干蒸汽：一定压力下，温度等于对应饱和温度的蒸汽。 或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的蒸汽。
饱和湿蒸汽：饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。
湿蒸汽状态
t=250℃ ,
二、T-S图 三、H-S图
焓熵图的画法(1)
1、零点：h=0，s=0； 2、饱和汽线（上界线）、饱和液线（下界线）
3、等压线群：p
q Tds dh vdp
h
s
pC
TC
0
h s p
T
0
两相区 单相区
p
T=Const 斜直线 T
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
工程热力学的两大类工质
1、理想气体（ ideal gas）
可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为 主的燃气、空调中的湿空气等
2、实际气体（ real gas）
不能用简单的式子描述，真实工质 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中 制冷工质等
水蒸气是实际气体的代表
未饱和水和过热蒸汽表（节录）
饱 和 参 数
查表举例（1）
查表时先要确定在五态中的哪一态。
例.1 已知 ：p=1MPa,试确定t=100℃, 200℃ 各处于哪个状态, 各自h是多少？
ts(p)=179.916℃
t=100℃ < ts, 未饱和水 t=200℃ > ts, 过热蒸汽
h=419.74kJ/kg h=2827.3kJ/kg
液态区：下界限线与临界等温线上段左侧区域 湿蒸汽区：上、下界限线之间的锺罩形区域
五态 过热蒸汽：一定压力下，温度高于对应饱和温度的蒸汽。
或者说：一定温度下，压力低于饱和蒸汽压的蒸汽。
饱和干蒸汽：一定压力下，温度等于对应饱和温度的蒸汽。 或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的蒸汽。
饱和湿蒸汽：饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。
湿蒸汽状态
t=250℃ ,
二、T-S图 三、H-S图
焓熵图的画法(1)
1、零点：h=0，s=0； 2、饱和汽线（上界线）、饱和液线（下界线）
3、等压线群：p
q Tds dh vdp
h
s
pC
TC
0
h s p
T
0
两相区 单相区
p
T=Const 斜直线 T
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
工程热力学-06 水蒸气的热力性质
(t
−
ts
)
=
c
p
t ts
D
6-2 水蒸气的产生过程
• 水蒸气在定压过热过程中吸收的热量也等
于焓的增加：
（64;
• 式中，h一定压力为p、温度为t时过热水蒸气的 焓。过热水蒸气的焓为
h = h"+ q" = h0 + q '+ r + q"
（6-15）
6-2 水蒸气的产生过 程
蒸发热(液体温度越低，蒸发热越高)
蒸发制冷
1
2、饱和状态
逸出的分子数 = 被液面俘获的分子数
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和状态：汽化和液化达到动态平 衡共存的状态
饱和水、饱和水蒸气 饱和液体、饱和蒸气
饱和温度Ts 饱和压力ps
饱和状态
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和温度Ts 饱和压力ps
一一对应
§6-2 水蒸气的定压发生过程
t < ts
t = ts t = ts
t = ts
t > ts
未饱和水 饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v < v’ v = v’ v ’< v <v’’ v = v’’ v > v’’ h < h’ h = h’ h ’< h <h’’ h = h’’ h > h’’
(3) 理想气体 h = f (T )
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加 h ''− h ' = γ 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度 Δt过冷 = ts − t 过冷水
过热蒸汽 过热度 Δt过热 = t − ts
工程热力学与传热学水蒸气的热力性质
水蒸气在动力工程中广泛应用于蒸汽 轮机，通过将水加热至沸腾状态产生 水蒸气，推动蒸汽轮机转动，从而将 热能转化为机械能。
蒸汽锅炉
蒸汽锅炉是产生水蒸气的关键设备， 通过燃烧燃料将水加热至沸腾产生水 蒸气，用于推动各种动力机械。
化工工程
化学反应
在化工工程中，水蒸气常作为反 应物或催化剂参与各种化学反应 ，如合成氨、硫酸等。
工程热力学与传热学水蒸气的热力 性质
目 录
• 水蒸气的形成与性质 • 水蒸气的热力学性质 • 水蒸气的传热性质 • 水蒸气在工程中的应用
01 水蒸气的形成与性质
水蒸气的定义
总结词
水蒸气是水的气态形式，由液态水或固态冰经过蒸发或升华 而来。
详细描述
水蒸气是大气中水分子以气态形式存在的一种状态，是水的 一种基本相态。当液态水受到热能作用时，会蒸发成水蒸气 ；而当固态冰受到足够的热量时，也会升华成水蒸气。
过热蒸汽比容
超过饱和蒸汽比容的蒸汽比容，与饱和蒸汽比容和过热度有关。
比容变化对水蒸气的影响
水蒸气的比容变化会影响其压力和温度变化，进而影响热力学过程 和传热过程。
水蒸气的焓
焓的定义
水蒸气的焓是指其具有的热量和压力势能的总和。
焓的计算公式
对于一定质量的水蒸气，焓的计算公式为 $H = h_v + P times V$，其中 $h_v$ 为水蒸气的 比焓，$P$ 为压力，$V$ 为比容。
焓对水蒸气过程的影响
在热力学过程中，水蒸气的焓值变化会影响其吸热量和做功量，进而影响过程进行的方向 和效率。
水蒸气的熵
01
熵的定义
水蒸气的熵是指其内部无序程度的度量。
02
熵的计算公式
对于一定质量的水蒸气，熵的计算公式为 $S = s_v + P times V$，其
蒸汽锅炉
蒸汽锅炉是产生水蒸气的关键设备， 通过燃烧燃料将水加热至沸腾产生水 蒸气，用于推动各种动力机械。
化工工程
化学反应
在化工工程中，水蒸气常作为反 应物或催化剂参与各种化学反应 ，如合成氨、硫酸等。
工程热力学与传热学水蒸气的热力 性质
目 录
• 水蒸气的形成与性质 • 水蒸气的热力学性质 • 水蒸气的传热性质 • 水蒸气在工程中的应用
01 水蒸气的形成与性质
水蒸气的定义
总结词
水蒸气是水的气态形式，由液态水或固态冰经过蒸发或升华 而来。
详细描述
水蒸气是大气中水分子以气态形式存在的一种状态，是水的 一种基本相态。当液态水受到热能作用时，会蒸发成水蒸气 ；而当固态冰受到足够的热量时，也会升华成水蒸气。
过热蒸汽比容
超过饱和蒸汽比容的蒸汽比容，与饱和蒸汽比容和过热度有关。
比容变化对水蒸气的影响
水蒸气的比容变化会影响其压力和温度变化，进而影响热力学过程 和传热过程。
水蒸气的焓
焓的定义
水蒸气的焓是指其具有的热量和压力势能的总和。
焓的计算公式
对于一定质量的水蒸气，焓的计算公式为 $H = h_v + P times V$，其中 $h_v$ 为水蒸气的 比焓，$P$ 为压力，$V$ 为比容。
焓对水蒸气过程的影响
在热力学过程中，水蒸气的焓值变化会影响其吸热量和做功量，进而影响过程进行的方向 和效率。
水蒸气的熵
01
熵的定义
水蒸气的熵是指其内部无序程度的度量。
02
熵的计算公式
对于一定质量的水蒸气，熵的计算公式为 $S = s_v + P times V$，其
第六章 水蒸气的热力学性质及过程
水蒸气的p 图和T 三、水蒸气的p-v图和T-s图
p
未 饱 和 水 区
C
过热蒸汽区
T x=1
未 饱 和 水 区
C
过热蒸汽区
x=0
湿蒸汽区
0 v
0
x=0
湿蒸汽区
x=1 s
1、一点二线三区五态。 2、当压力升高时，饱和温度随之升高，汽化过程缩短，比汽化 潜热减少，预热过程变长，比液体热增加。 3、 饱和水的比体积随压力的升高略有增加，而饱和蒸汽的比 体积则随压力的升高明显的减小。 4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。
第六章 水蒸气的热力性质和过程
第一节 概述 第二节 水的定压汽化过程和 水蒸气的p 图及T 水蒸气的p-v图及T-s图 第三节 水蒸气表 第四节 水蒸气的h-s图 水蒸气的h 第五节 水蒸气的基本热力过程
基本要求： 基本要求：
1。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念： 。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念： （1）饱和水（饱和温度、饱和压力） ）饱和水（饱和温度、饱和压力） ）、过热度 （2）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） ）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） （3）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 ）液体热、过热热、汽化潜热、干度、 （4） 一点、两线、三区、五态 ） 一点、两线、三区、 2。熟练掌握水蒸汽的热力性质、水定压汽化过程和水蒸汽的 。熟练掌握水蒸汽的热力性质、 P-V图、T-S图 图 图 3。掌握水蒸汽表和利用水蒸汽表进行五态的相关基本计算 。 4。掌握水蒸汽的h-S图和基本热力过程计算 。掌握水蒸汽的 图和基本热力过程计算
例 P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，确定状态，并求出温度、 ，确定状态，并求出温度、 比焓、比热力学能和比熵。 解： 查饱和水与饱和蒸汽表 ts=151.85°C，v’=0.0010928m3/kg，v”=0.37481m3/kg 湿蒸汽
第七讲 水蒸气的热力性质和热力过程
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
2
wv 1 pdv 0
单位质量技术功
wt ,v
2
vdp
1
v p1
p2
单位质量热量：
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 0.2MP时a 的参数为
ts1 120 .30 C
v1' 0.0010608 m3 kg
v1" 0.88592 m3 kg h1' 504 .7 kJ kg
h1" 2706 .9 kJ kg
算得 v1 x1v1" 1 x1 v' 0.0014526 m3 kg h1 x1h1" 1 x1 h' 505 .7 kJ kg
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 动态平衡，对应于温度 t0C 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 ：
ts f p
沸腾的条件：水温达到给定压力下的饱和温度。
qv h2 h1 v p2 p1
二、定压过程 单位质量膨胀功
2
wp 1 pdv p(v2 v1 )
单位质量技术功
2
wt, p 1 vdp 0
单位质量热量
q p h2 h1
三、定温过程 单位质量热量
2
第三章-3-水蒸气
1）饱和水和干饱和蒸汽表
按饱和温度t排列的表(附录A-6a) 按饱和压力p排列的表(附录A-6b)
2）未饱和水和过热蒸汽表 附录A-7
饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）
t / oC T,K
p, MPa
v', m3/kg v, m3/kg
h', kJ/kg
h", kJ/kg
s', kJ/(kg K)
ps
汽
液
化
化
ts
饱和液体
放掉一些水，ts不变， p变。
t
ps
s
ps=1.01325bar
ts=100 ℃
青藏ps=0.6bar
ts=85.95 ℃
高压锅ps=1.6bar
ts=113.32 ℃
饱和状态 ps ts
（2）临界点
• 当温度超过一定值tC时，无论压力p多高也不能使气体液
v
0.0010002 0.0010078 0.0010171
8.119 9.052
h
0.0 167.5 251.1 2647.8 2724.4
s
0.0001 0.5721 0.8310 8.0205 8.2261
使用水和水蒸气热力性质表时注意：
• 先根据已知参数确定状态，以决定要使用的表。 • 查表时仍要用到线性插值法。
0.1 2258.2 99.63 0.0010434 1.6946 417.51 2675.7 1.3027 7.3608 1.0 2014.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 2777.0 2.1382 6.5847 10 1315.8 310.96 0.0014526 0.01800 1408.6 2724.4 3.3616 5.6143
按饱和温度t排列的表(附录A-6a) 按饱和压力p排列的表(附录A-6b)
2）未饱和水和过热蒸汽表 附录A-7
饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）
t / oC T,K
p, MPa
v', m3/kg v, m3/kg
h', kJ/kg
h", kJ/kg
s', kJ/(kg K)
ps
汽
液
化
化
ts
饱和液体
放掉一些水，ts不变， p变。
t
ps
s
ps=1.01325bar
ts=100 ℃
青藏ps=0.6bar
ts=85.95 ℃
高压锅ps=1.6bar
ts=113.32 ℃
饱和状态 ps ts
（2）临界点
• 当温度超过一定值tC时，无论压力p多高也不能使气体液
v
0.0010002 0.0010078 0.0010171
8.119 9.052
h
0.0 167.5 251.1 2647.8 2724.4
s
0.0001 0.5721 0.8310 8.0205 8.2261
使用水和水蒸气热力性质表时注意：
• 先根据已知参数确定状态，以决定要使用的表。 • 查表时仍要用到线性插值法。
0.1 2258.2 99.63 0.0010434 1.6946 417.51 2675.7 1.3027 7.3608 1.0 2014.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 2777.0 2.1382 6.5847 10 1315.8 310.96 0.0014526 0.01800 1408.6 2724.4 3.3616 5.6143
HTRI 3-水蒸气的热力性质(3学时)
临界点和三相点
临界 点 液态区
汽态区
水的临界温度为 374℃，临界压力为 220bar
水和水蒸汽的状态参数图表#
水蒸气的参数一律应该从图或表中差的，而不宜用一些经验公式， 更不能使用理想气体状态方程或从它导出的一些理想气体公式
水蒸气的焓熵图
水蒸气表比较准确，但在分析热力过程 时不如图直观方便，所以实际应用是水 蒸气表与焓熵图配合使用 焓熵图是根据水蒸气表上所列的数据绘 制而成的，以其直观、方便弥补了水蒸 气表的不足，是工程上广泛采用的一种 重要工具。
热工基础3——水蒸气的热力性 质
水蒸气的基本概念#
汽化：物质由液态变为气态的过程；有蒸发和沸腾两 种方式。在液体的自由表面上进行的恶汽化过程称为 蒸发。在液体内部和表面同时发生的急剧的汽化现象 称为沸腾。沸腾只发生在相应压力所对应的饱和温度， 这一温度称为沸点。 液化或凝结：物质由气态变为液态的过程； 饱和状态（两相动平衡状态）、饱和温度、饱和压力 （相应的蒸气压力）、饱和蒸汽、饱和液体。 湿饱和蒸汽（湿蒸气）、干饱和蒸汽（干蒸气）、未 饱和液体（温度低于其压力所对应的饱和温度的液 体）、过热蒸气
绝热节流
绝热节流*
概念：工质在管内流动时，遇到突然缩小的狭窄通 路（如阀门、孔板），局部阻力使流体的压力下降 的现象叫做节流；如果流体与外界没有热交换，则 称为绝热节流。 绝热节流是由于局部阻力使流体压力降低的现象。 节流是典型的不可逆过程，略左绝热节流前后动能 的变化，可得到h1＝h2，即绝热节流前后焓值相等， 但不能把绝热节流叫做定焓过程，实际节流孔的附 近，流体处于非平衡态状态。
水蒸气的绝热节流
• 过热蒸汽节流后温度虽然 降低了，过热度却增加了， 湿蒸汽绝热节流后，大多数 情况下干度增加了，可以变 成干蒸汽 • 蒸汽的做功能力降低了
第06章 水蒸气性质
第六章 水蒸气的热力性质
1
主要内容
水蒸气热力性质 水蒸气产生过程 水蒸气热力性质图表 水蒸气热力过程
2
6-1 水蒸气的饱和状态
汽化 – 液体转变为汽体的过程 液化 – 蒸汽或气体转变为液体的过程 蒸发 – 液体表面在任何温度进行的缓慢汽过程
饱和状态是汽化和液化达到动态平衡共存的状态 液化的微观机制 汽化的微观机制（动画） 动画）
19
6-2 水蒸气的产生过程
水的汽化潜热可由实验测定。 水的汽化潜热可由实验测定。压力愈 高，汽化潜热愈小，而当压力达到临界 压力时，汽化潜热变为零（见图6 压力时，汽化潜热变为零（见图6-4） 表6-2不同压力下水的汽化潜热
压力 p/MPa
0.01 0.1 1 5 10 20 585.9 22.064=pc 0
18
6-2 水蒸气的产生过程
2、饱和水变为饱和水蒸汽的定压汽化过程 使1kg饱和水在一定压力下完全变为相同 kg饱和水在一定压力下完全变为相同 温度的饱和水蒸气所需加入的热量称为水 的汽化潜热，用符号r表示。 的汽化潜热，用符号r表示。在温熵图上汽 化 潜热则相应于水平线段下的矩形面积：
（6-6）
33
6-3 水蒸气图表
水蒸气热力性质图结构特征口诀
- “一点连双线三区五态含”： 一点连双线三区五态含” 一点 – 临界点 双线 – 饱和水线、饱和水蒸气线 三区 – 未饱和水区、饱和蒸汽（湿蒸汽、两相）区、
过热水蒸气区
五态 – 未饱和水态、饱和水态、湿蒸汽态、饱和水蒸
汽态、过热水蒸气态
34
6-3 水蒸气图表
2、水蒸气热力性质表 “饱和水与饱和水蒸气性质表” 饱和水与饱和水蒸气性质表” “未饱和水与过热水蒸气性质表” 未饱和水与过热水蒸气性质表”
1
主要内容
水蒸气热力性质 水蒸气产生过程 水蒸气热力性质图表 水蒸气热力过程
2
6-1 水蒸气的饱和状态
汽化 – 液体转变为汽体的过程 液化 – 蒸汽或气体转变为液体的过程 蒸发 – 液体表面在任何温度进行的缓慢汽过程
饱和状态是汽化和液化达到动态平衡共存的状态 液化的微观机制 汽化的微观机制（动画） 动画）
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6-2 水蒸气的产生过程
水的汽化潜热可由实验测定。 水的汽化潜热可由实验测定。压力愈 高，汽化潜热愈小，而当压力达到临界 压力时，汽化潜热变为零（见图6 压力时，汽化潜热变为零（见图6-4） 表6-2不同压力下水的汽化潜热
压力 p/MPa
0.01 0.1 1 5 10 20 585.9 22.064=pc 0
18
6-2 水蒸气的产生过程
2、饱和水变为饱和水蒸汽的定压汽化过程 使1kg饱和水在一定压力下完全变为相同 kg饱和水在一定压力下完全变为相同 温度的饱和水蒸气所需加入的热量称为水 的汽化潜热，用符号r表示。 的汽化潜热，用符号r表示。在温熵图上汽 化 潜热则相应于水平线段下的矩形面积：
（6-6）
33
6-3 水蒸气图表
水蒸气热力性质图结构特征口诀
- “一点连双线三区五态含”： 一点连双线三区五态含” 一点 – 临界点 双线 – 饱和水线、饱和水蒸气线 三区 – 未饱和水区、饱和蒸汽（湿蒸汽、两相）区、
过热水蒸气区
五态 – 未饱和水态、饱和水态、湿蒸汽态、饱和水蒸
汽态、过热水蒸气态
34
6-3 水蒸气图表
2、水蒸气热力性质表 “饱和水与饱和水蒸气性质表” 饱和水与饱和水蒸气性质表” “未饱和水与过热水蒸气性质表” 未饱和水与过热水蒸气性质表”
工程热力学水蒸气的热力性质和过程
工程热力学水蒸气的热力性质和过程水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容，涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。
下面将从水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程三个方面进行详细介绍，以期更好地了解工程热力学中的水蒸气。
首先，水蒸气的热力性质。
水蒸气是一种理想气体，因此可以采用理想气体状态方程描述其热力性质。
根据理想气体状态方程，水蒸气的体积与压力、温度之间满足以下关系：PV=mRT，其中P是水蒸气的压力，V是体积，m是物质的量，R是气体常数，T是温度。
此外，根据水蒸气的物性数据，可以得到水蒸气的比容、比焓、比熵、比内能等热力性质的计算公式。
其次，水蒸气的热力过程。
热力过程是指物体在一定条件下发生的热态变化过程。
对于水蒸气而言，常见的热力过程有等温过程、等焓过程、等熵过程和绝热过程等。
等温过程是指水蒸气在恒温条件下的热力变化过程，其内能变化为零，熵的变化为常数。
等焓过程是指水蒸气在等焓条件下的热力变化过程，其焓变化为零，温度和熵的变化为常数。
等熵过程是指水蒸气在等熵条件下的热力变化过程，其熵变化为零，温度和焓的变化为常数。
绝热过程是指水蒸气在绝热条件下的热力变化过程，其熵的变化为零，温度和焓的变化均不为常数。
最后是水蒸气循环过程。
水蒸气循环是工程热力学中常用的能量转换循环，广泛应用于电力、化工、航空等工业领域。
常见的水蒸气循环包括朗肯循环、卡诺循环和布雷顿循环等。
朗肯循环是一种理想化的热力循环，由四个连续的基本过程组成：等压加热、等熵膨胀、等压冷凝和等熵压缩。
卡诺循环是一种热力效率最高的循环，由两个等温过程和两个绝热过程组成。
布雷顿循环是一种常用的蒸汽动力循环，由蒸汽锅炉、蒸汽涡轮机和冷凝器等设备组成。
综上所述，水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容，涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。
通过深入了解水蒸气的热力性质和热力过程，我们可以更好地应用工程热力学的原理和方法，在实际工程中合理利用和控制水蒸气的能量转换过程，提高工程的热力效率。
水蒸汽的hs图与基本热力过程
由于计算技术的发展，为适应计算机的使用，在第六届国际水和水蒸气会议上成立了国际公式化委员会(简称IFC)，该委员会先后发表了“工业用1967年IFC公式”和“科学用1968年IFC公式”。现在各国使用的水和水蒸气图表就是根据这些公式计算而编制的。工程上目前还广泛使用图表，因此本节介绍图表的构成及使用。
课目
水蒸汽的h－s图与基本热力过程
讲次
10
学时
2
教学方式
讲授
地点
教学目的
掌握水蒸汽的基本热力过程
教学重点
教学难点
水蒸汽的基本热力过程
教学方法与手段
课堂讲授
多媒体教学
教学保障要求
多媒体教学设备一套
教学过程设计
时间分配：
复习巩固3min
导入新课2min
讲授新课90min
水蒸汽的h－s图35min
水蒸汽的基本热力过程55min
内容总结5min
教学过程设计
课后练习或辅导安排
阅读参考资料
课后小结与教学反馈
讲稿
课目
水蒸气的h－s图与基本热力过程
讲次
10
讲 稿 正 文
批注
水蒸气的表和图
一、水蒸气表
水蒸气的参数均系用实验和分析方法求得，一般列成数据表以供工程计算用。由于各国在进行实验建立水蒸气状态方程式时所采用的理论与方法不同，测试技术有差异，其结果也不免有异。为此，通过国际会议的研究和协商制定了水蒸气热力性质的国际骨架表。1963年召开的第六届国际水和水蒸气性质会议规定水的三相点的液相水的热力学能和嫡值为零，并且以此为起点编制的骨架表的参数已达100 MPa和800℃。1985年第十届国际水蒸气性质大会公布了新的骨架表，规定了新的更严格的允差。此项研究还在继续进行，参数范围还在不断扩大。
课目
水蒸汽的h－s图与基本热力过程
讲次
10
学时
2
教学方式
讲授
地点
教学目的
掌握水蒸汽的基本热力过程
教学重点
教学难点
水蒸汽的基本热力过程
教学方法与手段
课堂讲授
多媒体教学
教学保障要求
多媒体教学设备一套
教学过程设计
时间分配：
复习巩固3min
导入新课2min
讲授新课90min
水蒸汽的h－s图35min
水蒸汽的基本热力过程55min
内容总结5min
教学过程设计
课后练习或辅导安排
阅读参考资料
课后小结与教学反馈
讲稿
课目
水蒸气的h－s图与基本热力过程
讲次
10
讲 稿 正 文
批注
水蒸气的表和图
一、水蒸气表
水蒸气的参数均系用实验和分析方法求得，一般列成数据表以供工程计算用。由于各国在进行实验建立水蒸气状态方程式时所采用的理论与方法不同，测试技术有差异，其结果也不免有异。为此，通过国际会议的研究和协商制定了水蒸气热力性质的国际骨架表。1963年召开的第六届国际水和水蒸气性质会议规定水的三相点的液相水的热力学能和嫡值为零，并且以此为起点编制的骨架表的参数已达100 MPa和800℃。1985年第十届国际水蒸气性质大会公布了新的骨架表，规定了新的更严格的允差。此项研究还在继续进行，参数范围还在不断扩大。