工程热力学五水蒸气和湿空气

查表
△h
────────────────────── q与w q=h2-h1 q=u2-u1 q=T(s2-s1) q=0
w=p(v2-v1) w=0 w=q-(u2-u1) w=u1-u2 ws=h1-h2
──────────────────────
不能使用的公式：
定压过程：
v2/v1=T2/T1 △u=Cv(T2-T1) △h=Cp(T2-T1)
定容过程：
p2/p1=T2/T1 △u=Cv(T2-T1) △h=Cp(T2-T1)
定温过程：
p2v2=p1/v1 △u=0
可逆绝热过程：
△h=0
T2/T1=(p2/p1)(k-1)/k △u=Cv(T2-T1) △h=Cp(T2-T1)
三.举例
例题１ Ｐ135 例７－4
pv＝ＲＴ、ｐvn＝Const、△ｈ＝cｐ△Ｔ 显然就不适用了，而只能利用水蒸汽图
表来计算。
但对于不可逆过程，
ｗ＝∫12ｐｄｖ或ｗt＝∫12－ｖｄｐ 仍适用。
一.研究方法及步骤
⑴用蒸汽表由初态的两个已知参数求其 他参数；
⑵根据过程的性质及一个终态参数确定 其他终态参数，并在ｈ－ｓ图上表示出 过程进行的方向和终态位置；
ｖ＝2.2m3/kg ｓ＝7.85kJ/kgk ｈ＝2874＝2800+4*18.5kJ/kg ｕ＝h-pv=2874-(0.1*106*2.2)*10-3 =2654?kJ/kg
例题３ p＝0.1ＭＰａ，ｘ＝0.92时水 蒸汽的温度和焓。
〔解〕ｔ＝１００℃，

ｈ＝２５００kＪ／kｇ
态２处于过热蒸汽状态。
⑴对于状态１，关键在于确定干度ｘ．
查按压力排列的饱和表t1=ts=45.83℃ x1＝(h1-h')/(h"-h') ＝(2490-191.84)/(2584.4-191.84)＝0.961
v1＝ x1v"＝0.961×14.676＝14.104 m3/kg
表中给出的ｈ，ｓ值是相对值，即

ｈ＝△ｈ＝ｈ－ｈ ，ｓ＝△ｓ＝ｓ－ｓ
0
0
(B)饱和状态性质的确定
水蒸汽表仅给出了饱和水及干饱和蒸汽 的数据。
由于因为ｖ，ｕ，ｈ，ｓ均是广延性参 数，因此，干饱和蒸汽的性质可以采用 下列方法确定，。
vx xv 1 xv v xv v hx xh 1 xh h xh h sx xs 1 xs s xs s
干饱和蒸汽线随着压力或温度的升高，比 容减小。这是因为水蒸汽受热膨胀的影响 小于因压力升高被压缩的影响。
三区：未饱和液体区、饱和湿蒸汽区、过
热蒸汽区
其中饱和湿蒸汽区随着压力的升高， 该区域减小，即汽化或凝结过程将缩短。
五态：未饱和液体、饱和液体、湿饱和蒸
汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽
其中同为饱和状态的三个状态（饱和 液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽）具有 相同的压力和温度。
ux hx pxvx
其中若压力不太大，而干度不太小，因 ｖ'数值极小，可认为ｖ'＝０，即
vx xv
２使用方法 利用水蒸汽表确定水蒸汽热力性质必须:
首先利用饱和水和饱和水蒸汽表判断水 （或蒸汽）处于哪一区（三区之一）。
然后利用相应的水蒸汽表确定。
例题１ 确定ｔ=263℃时水的饱和压力 ps。
注意
以上是以水为例得到的一些结论，对于 其它工质，如氨、氟利昂、汞等，亦可 获得类似的结果，但其临界参数值、饱 和蒸汽压曲线，以及ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ 图上各曲线的斜率等均与水不同。
对于理想气体不可能存在相变过程。
二.水蒸汽的定压发生过程
对未饱和水在某一确定的压力下加热， 直至产生过热蒸汽的过程。包括以下三 个过程。
⑶应用能量方程计算ｑ和ｗ。
二.水蒸汽基本热力过程分析及计算
水蒸汽基本热力过程分析及计算过程表
定压过程 定容过程 定温过程 可逆绝热过程
────────────────────── h-s图 图1
图2 图3
图4
────────────────────── p v T
△u 查表
查表 查表
一.水蒸汽表
１表的构成
⑴按温度排列的饱和水与饱和蒸汽表(P374)
⑵按压力排列的饱和水与饱和蒸汽表(P376)
⑶未饱和水与过热蒸汽表(P382)
注意：
(A)零点的规定
t0=0.01℃，p0=0.6112kPa， v0=0.00100022m3/kg时，u0‘=０，s0’=０，
h0‘=u0’+p0‘v0’=0.000611≈0
２饱和状态的确定
饱和液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽均 为饱和状态，具有相同的压力和温度， 所以汽化或液化过程为定压定温过程， 区分三者的状态只靠温度和压力是不够 的，需要另外一个状态参数如焓、熵、 比容等，但常用的是干度ｘ。
干度x=mv/m。显然x=0为饱和液体；x=1 为干饱和蒸汽，而0<x<1为湿饱和蒸汽。 对于非饱和状态如未饱和液体和过热蒸 汽干度ｘ没有物理意义。
q=△h+△c2/2+g△z+ws q=0, △c2/2+g△z＝０
ws＝ｈ1－ｈ2
查ｈ－ｓ图知ｈ2＝２１６０ kJ/kg

ｈ1＝３３４４ kJ/kg
ws＝ｈ1－ｈ2＝１１８４ kJ/kg
⑵为开口系统稳态稳流不可逆过程其过 程如图中虚线所示。

q=△h+△c2/2+g△z+ws
［解］为开 口系统稳态 稳流过程， 饱和湿蒸汽 经历了定压 加热过程。
所以饱和湿蒸汽吸热量ｑ＝ｈ２－ｈ１ 采用ｈ－ｓ图确定ｈ2 和ｈ1。 h1=2570kJ/kg h2=2955kJ/kg q=2955-2570=385kJ/kg
例题２ P137 习题７－11
［解］⑴为 开口系统稳 态稳流可逆 过程，其过 程如图中实 线所示。
(4.6940*106*0.03791)*10-3=2451.3 kJ/kg
例题４ 确定水蒸汽p=0.01MPa， h1＝2490kJ/kg及h2＝2780kJ/kg
时的温度及比容。
[解]查按压力排列的饱和表 ｐ＝0.01ＭＰａ时 h'=191.84kJ/kg, h"=2584.4kJ/kg 因为 h'<h1=2490<h" 及h2=2780>h" 所以状态１处于饱和湿蒸汽状态，而状
３干饱和蒸汽的过热过程
需要吸热．p不变，ｖ增加，ｔ增大（ｔ ＞ｔs）；ｕ，ｈ，ｓ增大．
§2 水蒸汽状态参数
一.水蒸汽表 二.水蒸汽ｈ－ｓ图
对于理想气体，其热力性质由状态方程 式来确定．但对于实际气体，由于状态 方程式很复杂，且不易确定，所以工程 上常用性质表或图来确定其热力性质．
vx＝xv"＝0.9*0.04212=0.03791m3/kg hx=h‘+x(h“-h’)=1135.0+0.9(2795.2-
1135.0)=2629.2 kJ/kg sx=s‘+x(s“-s’)=2.8850+0.9(5.9989-
2.8850)=5.6875 kJ/kgK ux=hx-pxvx=2629.2-
〔解〕显然属于饱和状态，可利用按温 度排列的饱和表
ｔ＝260℃时ps＝4.6940ＭＰａ ｔ＝270℃时ps＝5.5051ＭＰａ ∴ｔ＝263℃时 ps=4.694+(263-260)/(270-260)*(5.501-4.6940) ＝4.9374 ＭＰａ
例题2 确定水蒸汽ｔ=320℃、ｐ=1MPa 时的焓及内能的数值。
工程上一般取ｘ＞0.6部分，见附图１。
注意：定焓线ｈ和定熵线ｓ的分度分别 为
１mm＝4kJ/kg，１mm＝0.01kJ/kgK
例题１ 确定ｐ＝0.1ＭＰａ，ｔ＝ 200℃时水蒸汽比容、焓、熵及内能。
[解]ｐ＝0.1ＭＰａ的定压线和ｔ＝200℃ 的定温线的交点即为水蒸汽所处状态 （为过热蒸汽），再读出经过该点的定 容线、定焓线及定熵线分别确定出：
2763.6)×(160-140)=148.5 ℃ v2=19.05+(2780-2763.6)/(2802.0-
2763.6)×(19.98-19.05)=19.48m3/kg
二.水蒸汽ｈ－ｓ图
利用水蒸汽表确定水蒸汽的性质，多数 情况下需要插值，较为麻烦，因而工程
上也常应用水蒸汽ｈ－ｓ图。
查按压力排列饱和表p=1MPa时，ts=179.88℃ ∴ｔ>ｔs，即处于过热蒸汽状态 利用过热蒸汽表ｐ＝１ＭＰａ时 t=300 ℃， v=0.2580m3/kg，h=3051.3kJ/kg t=400 ℃， v=0.3066m3/kg，h=3264.0kJ/kg
h=3051.3+(320-300)/(400-300)×(3264.03051.3)=3093.8kJ/kg
⑵对于状态２，查过热蒸汽表 p＝0.01MPa t=140 ℃时 v=19.05m3/kg, h=2763.6kJ/kg p＝0.01MPa t=160 ℃时, v=19.98m3/kg, h=2802.0kJ/kg t2=140+(2780-2763.6)/(2802.0-
１未饱和水的预热过程 需要吸热，p不变，v增加，t增大 (t<ts)；u，h，s增大；直至为饱和水 为止，参数为ts，v’，u’，h’，s’。
２饱和水的汽化过程
吸热量为汽化潜热。p不变，ｖ增加，ｔ 不变（ｔ＝ｔs）；ｕ，ｈ，ｓ增大；直 至为干饱和蒸汽为止，参数为ｔs，v" ， ｕ"，ｈ"，ｓ"。