热工基础——水蒸气的热力性质和过程
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热工基础(2.3.7)--蒸气的热力性质和热力过程
习 题
1试根据热力学第一和第二定律，推导水蒸气的h -s 图中定压线的斜率为 T s
h p =∂∂)(2 湿饱和蒸汽的p =0.9MPa ，x =0. 85，试由水蒸气表求t 、h 、v 、s 和u 。
3 过热蒸汽的p 1=3.0 MPa ，t =425℃，根据水蒸气表求v 、h 、s 、u 和过热度，再用h -s 图求上述参数。
4 开水房烧开水用p =0.1MPa ，x =0.86的蒸汽与t =20℃同压下的水混合，试问欲得5t 的开水，需要多少蒸汽和水？
5 已知水蒸气p =0.2MPa ，h =1300kJ/kg ，试求其v 、t 和s 。
6 1kg 蒸汽，p 1 =2. 0MPa 、x 1 =0. 95，定温膨胀至p 2=0.1MPa ，求末态v 、h 、s 及过程中对外所作的膨胀功。
7 汽轮机的进口蒸汽参数为p 1=3.0MPa 、t 1=435℃。
若经可逆绝热膨胀至p 2=0.005 MPa ，蒸汽流量为4. 0kg/s ，求汽轮机的理想功率为多少千瓦？
8 一刚性容器的容积为0.3m 3，其中五分之一为饱和水，其余为饱和蒸汽，容器中初压为0.1MPa 。欲使饱和水全部汽化，问需加入多少热量？末态压力为多少？若热源温度为500℃，试求不可逆温差传热的有效能损失。设环境温度为27℃。
9 容积为0.36m 3的刚性容器中储有t = 350℃的水蒸气，其压力表读数为100kPa 。现容器对环境散热使压力下降到压力表读数为50kPa 。试：
(1)确定初始状态是什么状态？
(2)求水蒸气终态温度；
热工基础知识
热⼯基础知识
热⼯基础知识
1、⽔和⽔蒸汽有哪些基本性质？
答：⽔和⽔蒸汽的基本物理性质有：⽐重、⽐容、汽化潜热、⽐热、粘度、温度、压⼒、焓、熵等。⽔的⽐重约等于
1（t/m3、kg/dm3、g/cm3）蒸汽⽐容是⽐重的倒数，由压⼒与温度所决定。⽔的汽化潜热是指在⼀定压⼒或温度的饱和状态下，⽔转变成蒸汽所吸收的热量，或者蒸汽转化成⽔所放出的热量，单位是：KJ/Kg。⽔的⽐热是指单位质量的⽔每升⾼1℃所吸收的热量，单位是KJ/ Kg· ℃，通常取4.18KJ。⽔蒸汽的⽐热概念与⽔相同,但不是常数，与温度、压⼒有关。
2、热⽔锅炉的出⼒如何表达？
答：热⽔锅炉的出⼒有三种表达⽅式，即⼤卡/⼩时（Kcal/h）、吨/⼩时(t/h)、兆⽡（MW）（1）⼤卡/⼩时是公制单位中的表达⽅式，它表⽰热⽔锅炉每⼩时供出的热量。（2）"吨"或"蒸吨"是借⽤蒸汽锅炉的通俗说法，它表⽰热⽔锅炉每⼩时供出的热量相当于把⼀定质量（通常以吨表⽰）的⽔从20℃加热并全部汽化成蒸汽所吸收的热量。
（3）兆⽡(MW)是国际单位制中功率的单位，基本单位为W （1MW=106W）。正式⽂件中应采⽤这种表达⽅式。
三种表达⽅式换算关系如下：
60万⼤卡/⼩时（60×104Kcal/h）≈1蒸吨/⼩时〔1t/h〕≈0.7MW
3、什么是热耗指标？如何规定？
答：⼀般称单位建筑⾯积的耗热量为热耗指标，简称热指标，单位w/m2,⼀般⽤qn表⽰，
上表数据只是近似值，对不同建筑结构，材料、朝向、漏风量和地理位置均有不同，纬度越⾼的地区，热耗指标越⾼。
4、如何确定循环⽔量？如何定蒸汽量、热量和⾯积的关系？
(优选)热工基础水蒸气图表及热力过程
定压过程计算的是工质与外界交换的热量。 1）确定初、终状态参数 根据已知初状态的两个独立状态参数，查水蒸气图和表， 确定其初状态以及未知的其他参数；由过程特点p=常数和终态 点的一个状态参数，确定终状态点及终状态参数。 2) 水蒸气定压过程的参数坐标图 水蒸气定压过程在p-v、T-s、h-s图上的表示如下图所示。
汽表，得已知p(或t)下的v‘和v '' 。
v ＜v ',未饱和状态。 v =v ', 饱和状态，需用干度再确定状态。 v ' ＜ v ＜v '', 工质处于湿蒸汽状态. v =v '' ， 干饱和蒸汽状态。 v ＞ v '' ， 过热蒸汽状态。
7
三、水蒸气状态的确定
根据已知参数由水蒸气表确定其他未知参数时，必须先判
断工质的状态，再根据所处状态查对应的表，具体方法如下：
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
下的对应饱和温度ts，其中
t ＜ ts ,未饱和状态。
t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。
t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
汽表，得已知p(或t)下的v‘和v '' 。
v ＜v ',未饱和状态。 v =v ', 饱和状态，需用干度再确定状态。 v ' ＜ v ＜v '', 工质处于湿蒸汽状态. v =v '' ， 干饱和蒸汽状态。 v ＞ v '' ， 过热蒸汽状态。
7
三、水蒸气状态的确定
根据已知参数由水蒸气表确定其他未知参数时，必须先判
断工质的状态，再根据所处状态查对应的表，具体方法如下：
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
下的对应饱和温度ts，其中
t ＜ ts ,未饱和状态。
t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。
t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
热工基础-3-(2)-第三章 水蒸气
h p v
T
定压线： 定压线：在湿蒸汽区 斜率为常数的直线， 斜率为常数的直线， 在过热区为上翘曲线 定温线：－－－ 定温线：－－－
c
x
x＝ １
定容线： 定容线：总是比定压 线陡， 红线标出 线陡，用红线标出
水蒸汽的h 水蒸汽的h - s图
s
3 蒸汽的热力过程
不能全用理想气体的方法和公式进行分析计 不能全用理想气体的方法和公式进行分析计 只能用热力学第 ！！只能用热力学第一 二定律， 算！！只能用热力学第一、二定律，和查水 蒸汽热力性质图、 蒸汽热力性质图、表进行其热力过程分析计 算！！ 基本公式如下： 基本公式如下：
p = const. t = ts v = v′′ s = s′′ h = h′′
过热蒸汽
p = const. t > ts v > v′′ s > s′′ h > h′′
这个阶段所需的热量称为过热热 这个阶段所需的热量称为过热热 qsu： sup = h − h'' q
上述由过冷水定压加热为过热蒸汽的过程在p上述由过冷水定压加热为过热蒸汽的过程在 v 图所示： 及T-S图上可用 01‘1“表示，如下图所示： 图上可用1 ‘ “表示， 改变压力p可得类似上述的汽化过程 改变压力 可得类似上述的汽化过程202‘2“等。 可得类似上述的汽化过程 等
p = const. t < ts v < v′ s < s′ h < h′
T
定压线： 定压线：在湿蒸汽区 斜率为常数的直线， 斜率为常数的直线， 在过热区为上翘曲线 定温线：－－－ 定温线：－－－
c
x
x＝ １
定容线： 定容线：总是比定压 线陡， 红线标出 线陡，用红线标出
水蒸汽的h 水蒸汽的h - s图
s
3 蒸汽的热力过程
不能全用理想气体的方法和公式进行分析计 不能全用理想气体的方法和公式进行分析计 只能用热力学第 ！！只能用热力学第一 二定律， 算！！只能用热力学第一、二定律，和查水 蒸汽热力性质图、 蒸汽热力性质图、表进行其热力过程分析计 算！！ 基本公式如下： 基本公式如下：
p = const. t = ts v = v′′ s = s′′ h = h′′
过热蒸汽
p = const. t > ts v > v′′ s > s′′ h > h′′
这个阶段所需的热量称为过热热 这个阶段所需的热量称为过热热 qsu： sup = h − h'' q
上述由过冷水定压加热为过热蒸汽的过程在p上述由过冷水定压加热为过热蒸汽的过程在 v 图所示： 及T-S图上可用 01‘1“表示，如下图所示： 图上可用1 ‘ “表示， 改变压力p可得类似上述的汽化过程 改变压力 可得类似上述的汽化过程202‘2“等。 可得类似上述的汽化过程 等
p = const. t < ts v < v′ s < s′ h < h′
热工基础 第五章.水蒸气与湿空气
干空气：完全不含水蒸气的空气。
在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防 潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考 虑空气中水蒸气的影响。 湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为 理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合 气体。根据道尔顿定律，湿空气的总压力等于水蒸 气的分压力与干空气的分压力之和：
q h2 h1
13
定熵过程：
w u1 u2
wt h1 h2
q0
在热工计算中，遇到最多的是水蒸气的定 压过程(如锅炉中水蒸气的产生与冷凝器中水 蒸气的凝结)和绝热过程(蒸汽机或汽轮机中水 蒸气的膨胀作功过程) 。
14
蒸汽节流测量湿蒸汽的干度 ：
15
5-4 湿空气的性质
湿空气：含有水蒸气的空气。
2. 冷却去湿过程
湿空气被冷却时， 温度降低。在温度降至 露点前其含湿量保持不 变，相对湿度逐渐增加。 当相对湿度达到＝1时， 湿空气饱和，如果再继 续冷却，则析出水份， 过程将沿着的饱和曲线 向含湿量减少、温度降 低的方向进行，如1－2 所示。
28
5-6 干湿球温度计
将干湿球温度计由两个温度计构成，如图所示。 干球温度计：测量空气温度 t 湿球温度计: 测量湿球温度 tw 如果将干湿球温度计置于通风良 好的湿空气中，由于湿球温度计上湿 布的水分蒸发,吸收汽化潜热，使湿 纱布中的水温降低，湿球温度计读书 下降。当水分蒸发所需要的热量等于 周围空气所传给的热量时，湿球温度 计读书维持在某一数值不变，这一温 度值称为湿球温度 tw 。
(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)
湿空气中水蒸气的分压力很低, 可视水蒸气为
理想气体。湿空气可以看作理想混合气体。根据道
尔顿定律, 湿空气的总压力等于水蒸气的分压力与
干空气的分压力之和： p = pv + pa
48
工程热力学 未饱和湿空气与饱和湿空气
未饱和湿空气：湿空气中的水蒸气未饱和, 处于过热状态,
湿空气还能吸收水份。pv < ps (T ) 定温吸湿过程1－3
0.01 99.63 151.85
0.00100022 0.0010434 0.0010928
206.175 0.0 1.6946 1.3027 0.37481 1.8604
9.1562 7.3608 6.8215
50.0 263.92 0.0012858 0.03941 2.9209 5.9712
汽轮机、水泵
q=0
p
wt = −Δh = h1 − h2
1
可逆过程： s
p1
1
2
p2
2 2’
不可逆过程：
1 2’ v
水蒸气的绝热过程
汽轮机、水泵
q=0
工程热力学
T
可逆过程: s wt = h1 − h2
1
不可逆过程： wt = h1 − h2'
p1 p2 2 2’
透平内效率:
ηoi
= h1 − h2' h1 − h2
热力学及水蒸汽1
山西兴高能源股份有限公司
常用的6个状态参数定义（电厂热工基础上册第7页） 压力：在物理学中，把垂直作用并指向物体表面上的力叫做 压力。P=F/A,F=垂直作用于物体表面的力，A——物体的表面， P=Pb+Pg ,P-绝对压力，Pb---大气压力，Pg---表压力，【在 P>Pg的情况下用此公式】把物体单位表面积上受到的力叫做压 强。（比如说坦克车铁链） 温度：温度表示物体冷热的程度。 内能：称物质内部分子热运动具有的动能为分子内动能。以 符号U表示。在国际单位制（SI）中为KJ/Kg。 比容：比容就是单位质量的物质所占有的容积称为比容，用 符号"v"表示。v=Ⅴ/m m³ /㎏，“v”小一点为比容。“V”大 一点为体积。 其数值是密度的倒数。比容的倒数称为密度 （ρ），密度也就是单位容积的物质所具有的质量：
山西兴高能源股份有限公司
液化：蒸汽（或气体）转变为液体的现象称为液 化，也称凝结。比如凝结泵打的水，汽轮机做过功的 乏汽进入凝结器变成水，叫液化，兴高锅炉汽包的饱 和温度253.302℃，饱和压力为4.2Mpa；除氧器的饱 和温度为104.℃，饱和压力为0.02Mpa。平时喝的开 水，饱和温度100℃，压力0.1Mpa,严格的说，大气 压力0.1Mpa，喝的水99.634℃，除氧器压0.02Mpa， 温度104.81℃。高平市海拔800-1391.1米之间，河南 郑州海拔高度110.4米。所以大气压比河南低。珠穆 朗马蜂海拔高度8844m全国最高,但大气压更低，喝 开水温度会更低。那么山西兴高能源股份有限公司历 年平均气压930.5hPa,可查焓熵图得知、喝开水温度 应为97.621℃。
热工基础
二、饱和状态 (自然蒸发 饱和状态 蒸发与凝结处于动态平衡的状 自然蒸发)饱和状态 自然蒸发 饱和状态: 发生在密闭容器内) 态(发生在密闭容器内 发生在密闭容器内 (强制蒸发 饱和状态: 沸腾的液体为饱和液体，对饱 强制蒸发)饱和状态 沸腾的液体为饱和液体， 强制蒸发 饱和状态 和液体继续加热， 液体不断蒸发汽化， 和液体继续加热， 液体不断蒸发汽化，直至全部变 为气体。 为气体。 从饱和液体到干饱和蒸汽的各状态均属饱和状态。 从饱和液体到干饱和蒸汽的各状态均属饱和状态。 其压力、温度均为饱和压力和饱和温度，但其余参 其压力、温度均为饱和压力和饱和温度， 数各不相同（与理想气体的区别）。 数各不相同（与理想气体的区别）。 p-T 图自己看。 图自己看。
2 1
q=∆h＋wt ＋
w = ∫ pdv ,
q = ∫ Tds
1 2
wt = − ∫ vdp
1
2
以及熵流、熵产、孤立系统熵增、 以及熵流、熵产、孤立系统熵增、作功能力损失等 概念及计算。 概念及计算。 区别：水蒸气的热力学能、 区别：水蒸气的热力学能、焓、熵必须根据水蒸气 图表确定，或借助计算机由较为精确的公式计算。 图表确定，或借助计算机由较为精确的公式计算。 不能用理想气体计算公式。 不能用理想气体计算公式。 图可对过程进行分析和计算。 利用水蒸气的 h－ s 图可对过程进行分析和计算。 如：锅炉中水蒸气的产生过程、水蒸气在换热设备 锅炉中水蒸气的产生过程、 中的热交换过程，若忽略不可逆因素，均可视为可 中的热交换过程，若忽略不可逆因素，均可视为可 逆定压过程。 逆定压过程。
热工基础
工程热力学
一、基本概念
（一）工质及其状态参数
1、工质：实现热能与机械能相互转换的工作介质（如：水蒸汽）。
工质的状态：工质在某一瞬间宏观的物理特性。
2、工质的状态参数：描述工质状态的物理量。
常见的状态参数：温度T、压力P、比容c、内能U、焓H、熵S
（1）压力：单位面积上所受的垂直作用力，p=F/A，符号为p，单位是帕斯卡，表示为“Pa”，
1Pa=1N/m2，工程上常用MPa，1Mpa=10Pa，此外，还有at、atm，mmHg等。压力的测量：
压力表数据与工质实际压力的关系：（我们用p表示绝对压力，p b表示大气压力，p g表示压力表读数）绝对压力：容器内工质的的实际压力，用符号p表示；表压力：工质的绝对压力与大气压力的差值，用p g表示。
p=p b时，p g=0 p＞p b时，p=p b+p g p＜p b时，压力表（真空表）上读数称为负压或真空，
p v表示，p=p b-p v电厂中有时用真空度表示真空值的大小，称为真空度。
（2）内能：内部所具有的各种微观能总和，用符号“U”表示，单位为J或kJ，U=f （T，v）
主要包括：分子内动能：主要由分子不规则热运动引起，是温度的函数；
分子内位能：分子间存在着作用力，与分子之间距离有关，是比容的函数。
由于内能取决于工质的温度与比容，因此，内能是状态参数
（3）焓：焓为内能与流动功的总和，用H或h表示，单位为J或kJ，h=u+pv；焓是状态参数；
（4）熵：ds=dq/T，单位：J/（kg.k）或kJ/(kg.k)，熵为状态参数，热力学中常用ds的正负来判断热量的大小、方向：ds＞0，q＞0，吸热；ds＜0，q＜0，放热；ds=0，q=0绝热。
《热工基础及应用》电子教案 模块二水蒸气及水蒸气动力循环分析
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任务一 水蒸气定压产生过程分析
• (二)水蒸气定压产生过程的三个阶段和五个状态 • 工程上所用的水蒸气大都是在锅炉中定压加热产生的,为了分析问题
方便,假设容器中有一定量的水,在容器的活塞上加载重物,然后通过容 器壁在底部对水进行加热,使水在定压下汽化,其变化状态如图2-1所示 。水在相应的压力下呈现了三个阶段、五种状态的变化。 • 1. 预热阶段 • 低于饱和温度的水称为未饱和水或过冷水。 • 在p-v 图和T -s 图上a 表示在压力p 下0 ℃的过冷水,如图2-2所示。在 维持压力不变的条件下,随着加热过程的进行,水的温度逐步升高,比体 积稍有增加,水的熵因吸热而增大。当水温升高到压力p 所对应的饱 和温度ts 时,变成了饱和水,如图2-1 (b)所示。 • 饱和水状态在p-v 图和T -s 图上用b 表示,如图2-2所示。
状态,常简称为湿蒸汽状态,如图2-1 (c)所示。 • 随着加热过程的继续,湿蒸汽中水的含量逐渐减小,蒸汽的含量逐渐增
加,直至水全部变成蒸汽,此状态称为干饱和蒸汽状态,常简称为干蒸汽 状态,如图2-1 (d)所示。在p-v 图和T -s 图上用d 表示干蒸汽状态,如 图2-2所示。
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• (2)沸腾 • 靠蒸发产生蒸汽的速度比较缓慢,工业上一般都是靠液体的沸腾来产
生蒸汽,沸腾是在液体的内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。 • 在给定压力下,沸腾只能在一个相应确定的温度下发生,这一温度称为
任务一 水蒸气定压产生过程分析
• (二)水蒸气定压产生过程的三个阶段和五个状态 • 工程上所用的水蒸气大都是在锅炉中定压加热产生的,为了分析问题
方便,假设容器中有一定量的水,在容器的活塞上加载重物,然后通过容 器壁在底部对水进行加热,使水在定压下汽化,其变化状态如图2-1所示 。水在相应的压力下呈现了三个阶段、五种状态的变化。 • 1. 预热阶段 • 低于饱和温度的水称为未饱和水或过冷水。 • 在p-v 图和T -s 图上a 表示在压力p 下0 ℃的过冷水,如图2-2所示。在 维持压力不变的条件下,随着加热过程的进行,水的温度逐步升高,比体 积稍有增加,水的熵因吸热而增大。当水温升高到压力p 所对应的饱 和温度ts 时,变成了饱和水,如图2-1 (b)所示。 • 饱和水状态在p-v 图和T -s 图上用b 表示,如图2-2所示。
状态,常简称为湿蒸汽状态,如图2-1 (c)所示。 • 随着加热过程的继续,湿蒸汽中水的含量逐渐减小,蒸汽的含量逐渐增
加,直至水全部变成蒸汽,此状态称为干饱和蒸汽状态,常简称为干蒸汽 状态,如图2-1 (d)所示。在p-v 图和T -s 图上用d 表示干蒸汽状态,如 图2-2所示。
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• (2)沸腾 • 靠蒸发产生蒸汽的速度比较缓慢,工业上一般都是靠液体的沸腾来产
生蒸汽,沸腾是在液体的内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。 • 在给定压力下,沸腾只能在一个相应确定的温度下发生,这一温度称为
热工基础水蒸气图表及热力过程演示文稿
定压过程的参数坐标图
二、绝热过程
水蒸气在汽轮机内的膨胀过程、水在水泵中的升压过程等， 在忽略热交换的条件下，都是绝热过程。如果在绝热过程中不 考虑摩擦等不可逆因素，则是定熵过程。定熵过程中关注的是 工质所做技术功的多少。
1）确定初、终状态参数 根据已知条件以及过程特点s1=s2，利用图或者表确定
断工质的状态，再根据所处状态查对应的表，具体方法如下：
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
下的对应饱和温度ts，其中
t ＜ ts ,未饱和状态。 t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。 t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
初、终状态参数。若初状态是湿蒸汽或过热蒸汽，则可在h-s图 上确定过程的初、终态点，并得到其他状态参数，如下图所示：
水蒸气的定熵过程
2）绝热过程的参数坐标图
水蒸气绝热过程在参数坐标图上的表示如图5-12、如图5-13 所示。
一、定压过程
锅炉各换热器内的吸热过程，给水在回热器内的加热过程， 凝汽器中乏汽的放热过程等，在忽略流动压损的条件下，均可 近似地看做定压过程。
一、定压过程
定压过程计算的是工质与外界交换的热量。 1）确定初、终状态参数 根据已知初状态的两个独立状态参数，查水蒸气图和表， 确定其初状态以及未知的其他参数；由过程特点p=常数和终态 点的一个状态参数，确定终状态点及终状态参数。 2) 水蒸气定压过程的参数坐标图 水蒸气定压过程在p-v、T-s、h-s图上的表示如下图所示。
二、绝热过程
水蒸气在汽轮机内的膨胀过程、水在水泵中的升压过程等， 在忽略热交换的条件下，都是绝热过程。如果在绝热过程中不 考虑摩擦等不可逆因素，则是定熵过程。定熵过程中关注的是 工质所做技术功的多少。
1）确定初、终状态参数 根据已知条件以及过程特点s1=s2，利用图或者表确定
断工质的状态，再根据所处状态查对应的表，具体方法如下：
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
下的对应饱和温度ts，其中
t ＜ ts ,未饱和状态。 t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。 t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
初、终状态参数。若初状态是湿蒸汽或过热蒸汽，则可在h-s图 上确定过程的初、终态点，并得到其他状态参数，如下图所示：
水蒸气的定熵过程
2）绝热过程的参数坐标图
水蒸气绝热过程在参数坐标图上的表示如图5-12、如图5-13 所示。
一、定压过程
锅炉各换热器内的吸热过程，给水在回热器内的加热过程， 凝汽器中乏汽的放热过程等，在忽略流动压损的条件下，均可 近似地看做定压过程。
一、定压过程
定压过程计算的是工质与外界交换的热量。 1）确定初、终状态参数 根据已知初状态的两个独立状态参数，查水蒸气图和表， 确定其初状态以及未知的其他参数；由过程特点p=常数和终态 点的一个状态参数，确定终状态点及终状态参数。 2) 水蒸气定压过程的参数坐标图 水蒸气定压过程在p-v、T-s、h-s图上的表示如下图所示。
热工基础--水蒸气图表及热力过程(精品课件)
定压过程计算的是工质与外界交换的热量。 1）确定初、终状态参数 根据已知初状态的两个独立状态参数，查水蒸气图和表， 确定其初状态以及未知的其他参数；由过程特点p=常数和终态 点的一个状态参数，确定终状态点及终状态参数。 2) 水蒸气定压过程的参数坐标图 水蒸气定压过程在p-v、T-s、h-s图上的表示如下图所示。
t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。
t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
6
3)、水蒸气状态的确定
①、已知p(或t)和某一参数如v、h、s,查饱和水与饱和蒸
汽表，得已知p(或t)下的v‘和v '' 。
v ＜v ',未饱和状态。 v =v ', 饱和状态，需用干度再确定状态。 v ' ＜ v ＜v '', 工质处于湿蒸汽状态. v =v '' ， 干饱和蒸汽状态。 v ＞ v '' ， 过热蒸汽状态。
13
1-2是从湿蒸汽定压加热成温度为t2的过热蒸汽，3-4是从未 饱和水定压加热成过热蒸汽。当初状态为未饱和水或是饱和水 时，定压过程不能在h-s图上表示。
定压过程的参数坐标图
14
3）工质与外界交换的热量 若已知初态点1的任意两个状态参数，如p1、x1,以及终态 点2的一个状态参数，如t2,则可在h-s图上确定过程初终状态点， 并得到其他状态参数，如图所示。 根据查的的初、终态点的各参数，结合过程特点，利用 能量方程式得到: q=h2-h1 (定压过程的热量等于焓差)
t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。
t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
6
3)、水蒸气状态的确定
①、已知p(或t)和某一参数如v、h、s,查饱和水与饱和蒸
汽表，得已知p(或t)下的v‘和v '' 。
v ＜v ',未饱和状态。 v =v ', 饱和状态，需用干度再确定状态。 v ' ＜ v ＜v '', 工质处于湿蒸汽状态. v =v '' ， 干饱和蒸汽状态。 v ＞ v '' ， 过热蒸汽状态。
13
1-2是从湿蒸汽定压加热成温度为t2的过热蒸汽，3-4是从未 饱和水定压加热成过热蒸汽。当初状态为未饱和水或是饱和水 时，定压过程不能在h-s图上表示。
定压过程的参数坐标图
14
3）工质与外界交换的热量 若已知初态点1的任意两个状态参数，如p1、x1,以及终态 点2的一个状态参数，如t2,则可在h-s图上确定过程初终状态点， 并得到其他状态参数，如图所示。 根据查的的初、终态点的各参数，结合过程特点，利用 能量方程式得到: q=h2-h1 (定压过程的热量等于焓差)
热工基础--水蒸气图表及热力过程复习过程
汽表，得已知p(或t)下的v‘和v '' 。
v ＜v ',未饱和状态。 v =v ', 饱和状态，需用干度再确定状态。 v ' ＜ v ＜v '', 工质处于湿蒸汽状态. v =v '' ， 干饱和蒸汽状态。 v ＞ v '' ， 过热蒸汽状态。
7
三、水蒸气状态的确定
根据已知参数由水蒸气表确定其他未知参数时，必须先判
数确定终态及终态的其他参数。
3）将过程及状态表示在p-v、T-s、h-s图上。
4）根据已求得的初、终态参数，应用热力学基本定律计
算热量和功量。
11
一、定压过程
锅炉各换热器内的吸热过程，给水在回热器内的加热过程， 凝汽器中乏汽的放热过程等，在忽略流动压损的条件下，均可 近似地看做定压过程。
12
一、定压过程
20
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
下的对应饱和温度ts，其中
t ＜ ts ,未饱和状态。
t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。
t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
6
3)、水蒸气状态的确定
v ＜v ',未饱和状态。 v =v ', 饱和状态，需用干度再确定状态。 v ' ＜ v ＜v '', 工质处于湿蒸汽状态. v =v '' ， 干饱和蒸汽状态。 v ＞ v '' ， 过热蒸汽状态。
7
三、水蒸气状态的确定
根据已知参数由水蒸气表确定其他未知参数时，必须先判
数确定终态及终态的其他参数。
3）将过程及状态表示在p-v、T-s、h-s图上。
4）根据已求得的初、终态参数，应用热力学基本定律计
算热量和功量。
11
一、定压过程
锅炉各换热器内的吸热过程，给水在回热器内的加热过程， 凝汽器中乏汽的放热过程等，在忽略流动压损的条件下，均可 近似地看做定压过程。
12
一、定压过程
20
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①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
下的对应饱和温度ts，其中
t ＜ ts ,未饱和状态。
t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。
t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
6
3)、水蒸气状态的确定
3-水蒸气的热力性质
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
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’’
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。
焓熵图_离散与连续的结合
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）
C点为分界点，不在极值点上
3、等压线群：p
q Tds dh vdp
绝热稳定流动的能量方程式
1 (c2 c2 ) h h
22
1
1
2
蒸汽在汽轮机喷管内的流动可以认为是稳定 的绝热流动
绝热滞止状态和绝热滞止参数
喷管的型式 根据喷管截面形状的不 同，喷管可分为两种型 式：渐缩喷管和渐缩渐 扩喷管。
渐缩喷管
渐缩渐扩喷管 （拉伐尔喷管）
声速方程
声速：微弱扰动 在连续介质中所 产生的压力波传 播的速度。在气 体介质中，压力 波传播过程可以 近似看作定熵过 程。
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’’
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。
焓熵图_离散与连续的结合
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）
C点为分界点，不在极值点上
3、等压线群：p
q Tds dh vdp
绝热稳定流动的能量方程式
1 (c2 c2 ) h h
22
1
1
2
蒸汽在汽轮机喷管内的流动可以认为是稳定 的绝热流动
绝热滞止状态和绝热滞止参数
喷管的型式 根据喷管截面形状的不 同，喷管可分为两种型 式：渐缩喷管和渐缩渐 扩喷管。
渐缩喷管
渐缩渐扩喷管 （拉伐尔喷管）
声速方程
声速：微弱扰动 在连续介质中所 产生的压力波传 播的速度。在气 体介质中，压力 波传播过程可以 近似看作定熵过 程。
《热工基础》第七讲_310309417
26
5-3 蒸气的热力性质图表
水在p1＝10 MPa、t1＝220 ℃下定压加热至t2＝550℃生 成蒸汽，求每公斤水的吸热量。 解： 1、确定工作压力下进口水和出 口蒸汽的状态； 2、查相应状态下的水和蒸汽的 焓值； 3、由公式求吸热量。 t1；p1
27
5-3 蒸气的热力性质图表
水蒸气由p1＝1 MPa，t1＝300℃可逆绝热膨胀至p2＝ 0.1 MPa ，求每公斤的蒸汽所做的膨胀功和轴功。 解题的难点 终点状态的判断; 终态参数的确定。
5-1 水蒸气的饱和状态
一、汽化和凝结
汽化：由液态到气态的过程 蒸发：在液体表面进行的汽化过程 沸腾：在液体表面及内部进行 的强烈汽化过程。 凝结：由气态到液态的过程
5-1 水蒸气的饱和状态
二、饱和状态(Saturated state) 饱和蒸汽
液体表面附近动能较大 的分子克服表面张力及 分子引力飞到上面空间 空间内的蒸汽分子碰撞 回到液面，凝成液体
5-4 湿空气
如果维持未饱和湿空气的温度不变，增加其中水蒸 气的含量，水蒸气的分压力也随之增大。 当 pv＝ps(T)时湿空气中的水蒸气达到饱和状态，湿 空气不再具有吸收水份的能力，这样的湿空气叫做饱和 湿空气。
31
32
5-4 湿空气
未饱和空气与饱和空气在p－v图和T－s的表示 2、露点
5-4 湿空气
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v"v'
h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kg s’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)
hx xh"(1 x)h' 0.962748 .5(10.96)640 .1 2663 .78kJ / kg
sx xs"(1 x)s' 0.966.8215 (10.96)1.8604 6.6231 kJ /(kgK ) ux hx pv 2663 .78 0.510 6 0.3610 3 2483 .78kJ / kg
2
pdv
1
pv2 v1
第四节 水蒸气的h-s图
h
一、定压线：dqp = dh， dq = T.ds，
h T s p
定压预热阶段：向上凹曲的曲线；
C
X=1 定压汽化阶段：直线；
定压过热阶段：上凹曲的曲线。
二、定温线：在湿蒸汽区定压线 s 就是定温线，因而定温线在湿蒸
汽区为直线；在过热蒸汽区为向 右凸曲的曲线， 越往右，定温线 越趋于水平。 三、定干度线：湿蒸汽区不同定压线上干度相同的状态点的
pts, v’，h’，s’， v”，h”，s” 湿蒸汽： v’，h’，s’
v”，h”，s”
vx hx s x
x 二、未饱和水与过热水蒸气表
t，p v， h， s
u=h-pv
三、计算步骤
1、确定状态 t <ts 未饱和水 已知（p，t） t >ts 过热蒸汽
ts
v <v’ 未饱和水
已知（p，v） v’<v <v” 湿蒸汽 x
ql
tS 0
c p dt
h ho
面积 abssoa
2）定压汽化阶段b-c-d：饱和水变为干饱和蒸汽，既是定压又是
定温的相变加热过程。比汽化潜热：
r h"h' 面积bdssb
3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽变成过热蒸汽，比过热热：
qsup
t tS
c
p dt
h
h
面积dessd
p
T
ab
cd e
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
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
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”
p
T
ab
cd e
e
va v’vx v” v
v
Ts
b
cd
a
s0
s’
sx s” s
s
（4）c：湿蒸汽，饱和水和饱和蒸汽的混合物 t = ts ， p、T 不是独 立的状态参数。 处于平衡态双相非均匀系= f ( p或T，x )。
干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
vx xv1 xv ux xu1 xu sx xs1 xs hx xh1 x
（5）e：过热蒸汽，t > ts , 过热度t = t- ts , p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p , T )。
三个阶段： 1）定压预热阶段a-b：未饱和水变为饱和水。比液体热：
连线。
第五节 水蒸气的基本热力过程
目的：1）初、终状态参数；
2）过程功、热量以及焓、熵的变化量。
q uw
2
w pdv
1
q p h
求解步骤：
q h wt
2
wt vdp
1
qv u
h u pv
2
q Tds
1
可逆过程
1）根据初态已知条件查图或表得到其他状态参数。
2）根据过程特征和终态参数查图或表得到其他终态参数。
e
va v’vx v” v
v
Ts
b
cd
a
s0
s’
sx s” s
s
三、水蒸气的p-v图和T-s图
p
未
C
饱
和
水区x=0
过热蒸汽区
x=1
湿蒸汽区
0 v
T
C
未
饱
和
水
区
过热蒸汽区
湿蒸汽区
x=0
x=1
0
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。
>100℃
0℃
100℃
100℃
100℃
va
Байду номын сангаас
v
p
a bc d e
vx
v
v
T e
bc d a
v
s
p
T
ab
cd e
e
va v’ vx v” v
五个状态：
v
Ts
b
cd
a
s0
s’
sx s” s
s
（1）a：未饱和水（过冷水），t < ts 过冷度t = ts- t ,
p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p， T )。 （2）b：饱和水，t = ts ， p、T 不再是独立的状态参数
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
3）根据初、终状态参数求出功、热量以及焓、熵变化量。
一、定容过程（v= 常数 )
2
体积功 wv 1 pdv 0
技术功
wt ,v
2
vdp
1
v p1
p2
qv u2 u1 h2 p2v2 h1 p1v1 h2 h1 v p2 p1
二、定压过程（p= 常数 )
体积功
w p
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-v图及T-s图 第三节 水蒸气表 第四节 水蒸气的h-s图 第五节 水蒸气的基本热力过程
第一节 概 述
范德瓦尔方程
( p a )(vb) RT v2
实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数，且与体积有 关，所以比热容也是温度和体积的函数。
h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kg s’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)
hx xh"(1 x)h' 0.962748 .5(10.96)640 .1 2663 .78kJ / kg
sx xs"(1 x)s' 0.966.8215 (10.96)1.8604 6.6231 kJ /(kgK ) ux hx pv 2663 .78 0.510 6 0.3610 3 2483 .78kJ / kg
2
pdv
1
pv2 v1
第四节 水蒸气的h-s图
h
一、定压线：dqp = dh， dq = T.ds，
h T s p
定压预热阶段：向上凹曲的曲线；
C
X=1 定压汽化阶段：直线；
定压过热阶段：上凹曲的曲线。
二、定温线：在湿蒸汽区定压线 s 就是定温线，因而定温线在湿蒸
汽区为直线；在过热蒸汽区为向 右凸曲的曲线， 越往右，定温线 越趋于水平。 三、定干度线：湿蒸汽区不同定压线上干度相同的状态点的
pts, v’，h’，s’， v”，h”，s” 湿蒸汽： v’，h’，s’
v”，h”，s”
vx hx s x
x 二、未饱和水与过热水蒸气表
t，p v， h， s
u=h-pv
三、计算步骤
1、确定状态 t <ts 未饱和水 已知（p，t） t >ts 过热蒸汽
ts
v <v’ 未饱和水
已知（p，v） v’<v <v” 湿蒸汽 x
ql
tS 0
c p dt
h ho
面积 abssoa
2）定压汽化阶段b-c-d：饱和水变为干饱和蒸汽，既是定压又是
定温的相变加热过程。比汽化潜热：
r h"h' 面积bdssb
3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽变成过热蒸汽，比过热热：
qsup
t tS
c
p dt
h
h
面积dessd
p
T
ab
cd e
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
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
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”
p
T
ab
cd e
e
va v’vx v” v
v
Ts
b
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sx s” s
s
（4）c：湿蒸汽，饱和水和饱和蒸汽的混合物 t = ts ， p、T 不是独 立的状态参数。 处于平衡态双相非均匀系= f ( p或T，x )。
干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
vx xv1 xv ux xu1 xu sx xs1 xs hx xh1 x
（5）e：过热蒸汽，t > ts , 过热度t = t- ts , p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p , T )。
三个阶段： 1）定压预热阶段a-b：未饱和水变为饱和水。比液体热：
连线。
第五节 水蒸气的基本热力过程
目的：1）初、终状态参数；
2）过程功、热量以及焓、熵的变化量。
q uw
2
w pdv
1
q p h
求解步骤：
q h wt
2
wt vdp
1
qv u
h u pv
2
q Tds
1
可逆过程
1）根据初态已知条件查图或表得到其他状态参数。
2）根据过程特征和终态参数查图或表得到其他终态参数。
e
va v’vx v” v
v
Ts
b
cd
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s
三、水蒸气的p-v图和T-s图
p
未
C
饱
和
水区x=0
过热蒸汽区
x=1
湿蒸汽区
0 v
T
C
未
饱
和
水
区
过热蒸汽区
湿蒸汽区
x=0
x=1
0
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。
>100℃
0℃
100℃
100℃
100℃
va
Байду номын сангаас
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vx
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五个状态：
v
Ts
b
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s0
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s
（1）a：未饱和水（过冷水），t < ts 过冷度t = ts- t ,
p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p， T )。 （2）b：饱和水，t = ts ， p、T 不再是独立的状态参数
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
3）根据初、终状态参数求出功、热量以及焓、熵变化量。
一、定容过程（v= 常数 )
2
体积功 wv 1 pdv 0
技术功
wt ,v
2
vdp
1
v p1
p2
qv u2 u1 h2 p2v2 h1 p1v1 h2 h1 v p2 p1
二、定压过程（p= 常数 )
体积功
w p
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-v图及T-s图 第三节 水蒸气表 第四节 水蒸气的h-s图 第五节 水蒸气的基本热力过程
第一节 概 述
范德瓦尔方程
( p a )(vb) RT v2
实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数，且与体积有 关，所以比热容也是温度和体积的函数。