水蒸气的形成过程

饱和水
p const . t ts v v s s h h
p const . t ts v v v s s s h h h
p const . t ts v v s s h h
这个阶段所需的热量称为汽化潜热 g
x
所以
xa x1 ya y1 y2 y1 x2 x1
5.2 水蒸汽的状态参数
已知（p,t）,判断水或蒸汽所处的状态
查饱和表得已知压力（或温度）下的饱和温度ts(p)
（或饱和压力ps(t) ）：
t t s ( p) 未饱和水 t t s ( p ) 饱和状态或湿蒸气（给出干度x） t t ( p ) 过热蒸气 s
p
C
T
pc
C
20
Ⅰ
Tc
2'
T
Ⅲ Ⅰ
1' 2'
Tc
Ⅲ
2x
Ⅱ
2"
2x 1x
2" 1"
Ⅱ
10
1'
1x
1"
20 10
x
x
v
s
水蒸汽的p-v图和T-s图
5.2 水蒸汽的状态参数
一.水与水蒸汽表
水及水蒸汽的参数计算中不必求其绝对值， 仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国 际水蒸汽会议规定，水的三相点即273.16K的液 相水作为基准点，规定其热力学能及熵为0，即 对于t0=ttp=273K、p0=ptp=611.7Pa的饱和水有：
这个阶段所需的热量称为过热热 qsup。t-ts称为过热度
5.1
水蒸气的产生过程
二. 水蒸汽定压生成过程中热量的计算
水的定压预热阶段
液体热
T来自百度文库
ql h ' h0
kJ/kg
Ts
1'
2
1x
1"
饱和水的定压汽化过程 汽化潜热
1
ql
s'
r
qsu
s" s
r h " h '
kJ/kg
r Ts s " s '
kJ/kg
5.1
水蒸气的产生过程
水蒸汽的定压过热过程 过热
qsu h2 h "
kJ/kg
1kg水从1状态被加热到2状态所吸收的热量:
q ql ' r qsu (h ' h0 ) (h " h ') (h2 h ") h2 h0
5.1
水蒸气的产生过程
三. 水蒸汽的p-v图和T-s图
在湿蒸汽区干度及其它参数的的计算： v v x(v v)
y y x y y
s s x( s s) h h x(h h)
5.2 水蒸汽的状态参数
h
p
v
T
c
x
x＝１
s
水蒸汽的h - s图
5.3 水蒸汽的基本热力过程
一. 水蒸汽基本过程
1kg 蒸汽所作的功
ws h1 h2 3022.6 2037.5 985.1kJ/kg
完
1 3 4
2
v
5.3 水蒸汽的基本热力过程
T
2
h 3
1 h2 2
1
4
h1
3
4 s
s2
s1
s
T-s 图和h-s图中的表示
5.3 水蒸汽的基本热力过程
能量转换计算
q h vdp
wt= 0 q =h
举例：锅炉中，水从30℃、4MPa, 定压加热到450℃。 ts(4MPa)=250.33℃
在湿蒸汽区，p、t不是两个独立的变量，因 此不能由p、t确定状态点。
5.2 水蒸汽的状态参数
已知p（或t）及某一比参数y（v或s或h）,判 断水或蒸汽所处的状态 查饱和表得已知压力（或 温度）下的y’、y”：
y y 未饱和水 y y y 湿蒸气（算出干度x） y y 过热蒸气
结论：一定的饱和温度对应于一定的饱和压 力，反之也成立，即两者间存在单值关系。
ps f t s
5.1
水的定压加热过程
水蒸气的产生过程
未饱和水状态
饱和水状态
湿饱和蒸汽状态
干饱和蒸汽状态
过热蒸汽状态
水的预热阶段
饱和水的汽化阶段 水蒸汽的定压生成过程
过热阶段
5.1
预热阶段
水蒸气的产生过程
状态及状态参数：
5.2 水蒸汽的状态参数
三. 温度为t、压力为P的未饱和水
T
q s
饱和水状态：
273 .16 ' 0
c p dT
hh q
T
q
T
273.16

T
273.16
dT cp T
ql
h'
s'
5.2 水蒸汽的状态参数
四. 压力为P的干饱和蒸汽
Ts (s"s' ) h"h' (u"u' ) p(v"v' )
5.2 水蒸汽的状态参数
0 kJ / kg s0 0 kJ /( kg K ) u0 0.00100021 m / kg v0 u0 p0 v0 0 kJ / kg h0
3
二. 温度为0.01oC、压力为P的过冷水
忽略水的压缩性，即比体积v不变，又温度不变，则: uo=u0’=0, w=0 q=0 so=so’=0, h0= uo+p0 v0=0
水蒸气的产生过程
第五章
水蒸气
5.1 水蒸气的产生过程 5.2 5.3 水蒸气的状态参数 水蒸气的基本热力过程
5.1
水蒸气的产生过程
一.汽化与凝结 汽化 物质由液态转变为汽态的过程。 汽化方式 蒸发：汽化过程在液体表面发生。 沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生.
5.1
水蒸气的产生过程
凝结：物质由汽态转变为液态的过程。凝结的速度 取决于空间蒸汽的压力。 饱和状态：
s2 s ' 6.7648 0.4221 0.78787 s " s ' 8.4725 0.4221
h2
2
x2 s
干
度
x2
出口焓
h2 h ' x2 (h " h ')
121.30 0.78787 (2553.45 121.30) 2037.52kJ/kg
q = h2-h1
5.3 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的绝热过程 工程中的设备：汽轮机 过程特点:q=0
p p1 p2 1
过程在图中表示
2 2’
v
5.3 水蒸汽的基本热力过程 T
1 h1 p1 p2 2 2’ s
T-s 图和h-s图中的表示
h
1
h2’ h2
p1 p2
2 2’ s
5.3 水蒸汽的基本热力过程
定容、定压、定温及定熵四种
二.
水蒸汽基本公式
q u w q h wt qv u q p h w w vdp q Tds pdv
t
后三式只用于可逆过程 。
5.3 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的定压过程
工程中的设备:锅炉、换热器 p 过程特点:p=定值 过程在图中表示
h１=3022.6kJ/kg、
s１=6.6748kJ/(kg.K)
p1 h h1 1
当 p2=0.004MPa 时
h ' 121.30kJ/kg,
h " 2553.45kJ/kg
t1
p2
s ' 0.4221kJ/(kg K)， s " 8.4725kJ/(kg K)
因 s2 = s1 ，则
能量转换计算
q = 0
T
可逆过程：
1
p1 p2 2 2’
wt h1 h2
不可逆过程：
wt h1 h2'
s
5.3 水蒸汽的基本热力过程
h
汽轮机内效率
h1
h2’ h2 p1 p2
1
2 2’ s
h1 h2' oi h1 h2
5.3 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的定温过程
实际设备中很少见
的功及每kg蒸汽膨胀终态蒸汽的干度。
解
Ⅰ查图法 从 h-s 图上查得
h h1
1
p1 t1 p2
h1=3025kJ/kg,h2＝2035kJ/kg, x2＝0.786
每kg 蒸汽所作的功
ws h1 h2 3025 2035 990kJ/kg
h2
2
x2 s
Ⅱ查表法
由 p１=2MPa、t１=300℃，从水蒸气表 中查得
未饱和水（过冷水）
p const . t ts v v s s h h
饱和水
p const . t ts v v s s h h
这个阶段所需的热量称为液体热 ql
5.1
汽化阶段
水蒸气的产生过程
湿饱和蒸汽：饱和水与饱 和蒸汽混合物 湿(饱和)蒸汽 干饱和蒸汽
T
h h" qsup
T dT dT s cp cp 273.16 T Ts Ts T TS
5.2 水蒸汽的状态参数
水与水蒸汽的状态参数p、v、t、h、s均可从水 蒸汽图表中查到，图表中没有的参数，可根据 参数间的一般关系计算得到，如u 按 u=h-pv 计算。 热力学性质表很简单，它是把热力学性质以一一 对应的表格形式表示出来，其特点表现在：对确定 点数据准确，但对非确定点需要内插计算，一般用 直线内插。
5.1
干度x：
水蒸气的产生过程
湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。
x
mg m f mg
5.1
过热阶段
水蒸气的产生过程
干饱和蒸汽
过热蒸汽
p const . t ts v v s s h h
p const . t ts v v s s h h
五. 压力为p的湿饱和蒸汽
vx xv"(1 x)v' xv" hx xh"(1 x)h' h' x s x xs"(1 x) s ' s ' x

Ts
5.2 水蒸汽的状态参数
六. 压力为P的过热蒸汽
过热度：t – ts
qsup c p dT
Ts
汽体分子回到液体中 液体分子脱离其表面的 ＝ 的凝结速度 汽化速度 这时液体与蒸汽处于动态 平衡状态，称为饱和状态
饱和液体 饱和蒸汽
5.1
水蒸气的产生过程
饱和温度和饱和压力： 处于饱和状态的汽、液温度相同，称为饱 和温度ts，蒸汽的压力称为饱和压力ps ts上升， ps上升；
ps上升， ts上升。
p
C
T
Tc
T v
远离饱和线， 接近于理想 气体.
水蒸汽的定温过程 可逆过程： q Tds T s

wt q h
T
h 2 1 s s
1
2
水蒸汽的定容过程 实际设备中不常见
p 2
1 v
T
v
h
v 2 1
p
2 1
s
p
T
s
例题
过热蒸汽由初态p１=2MPa、t１=300℃绝热膨胀到
p2=４kPa = 0.004MPa，求此过程中每kg蒸汽所作
7－4 水蒸汽表和图
5.2 水蒸汽的状态参数
内插法介绍 已知 x1, y1, x2 , y2 , xa 求
y
ya ?
由图可看出ya y1 h
y2 ya y1
2
1
x1

h
y1 xa

ya y2 x2
两三角形相似，对应边成比例。 y2 y1 h 有 x2 x1 xa x1 xa x1 整理得 h y2 y1 x2 x1