工学热工与流体力学基础第5章

2. 凝结
——物质由气态转变为液态的过程称为凝结。
如水蒸汽冷凝为
液态物质 (吸热)汽化 (放热)凝结
水
气态物质
同压力下蒸汽的凝结 温度与液体的沸点相
等
汽相空间蒸汽分子越多，蒸汽压力越大，凝结速度 越快。
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3. 饱和状态
基本概念
——液面上蒸气空间中的蒸气和液体两相达到 动态平衡的状态就称为饱和状态。
t0＝0.01C，p0＝611.659Pa，v0＝0.00100021ｍ3∕kｇ， u0=0kJ/kg；s0=0kJ/（kgK）
ｈ0＝ u 0 ＋ p0 v 0 ＝0.611J∕kg≈0 kJ∕kg
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工程上将水基准点的 焓视为零已足够精确
二、水和水蒸气表
6. 了解再热循环和回热循环的基本装置、热力过程及热效率，了 解热电合供循环的基本思想和经济性指标。
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本章难点
1. 本章的基本概念较多，也比较抽象，较难理解。 学习中应反复深入地思考，正确理解这些概念的物理 意义，找出其间有机的联系，并在应用中加深理解。
2. 熟练利用水蒸气图表进行相关工程计算在初始阶 段会有一定难度，应结合例题与习题加强练习。
状态？此时的温度与干度应为多少？
解：（1）因t120℃，ts99.634℃，t＞ts，此时处于过 热蒸汽状态。其过热度为：tstts12099.63420.366（℃）
（2）10kg工质中既含有蒸汽又含有水，处于汽、液共存状 态，为湿蒸汽，其温度为饱和温度tts99.634℃，其干度为
x mv 4 0.4 mv mw 4 6
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第二节 水蒸气表和图
水蒸气不同于理想气体，其参数通过实验和分析的方法求得，将 不同温度和不压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过热蒸汽的 状态参数列成数据表或绘成线算图，以供工程计算查用。
一、零点的规定
制冷剂蒸气图表常将 零点规定于0℃以下
水蒸气图表选定水的三相点（即273.16K的液相水） 作为基准点，规定在该点的液相水的u、s值为零,此时有
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二、水蒸气定压发生过程的三个阶段和五种状态
p
p
p t>ts
p t<ts
p
ts
ts
vx
ts v
v0
v''
a v' b
c
d
e
未饱和水 饱和水 湿(饱和)蒸气 干饱和蒸气 过热蒸气
过冷度 (v, h, s)
ts t
(v, h, s) 过热度
t ts
预热阶段
汽化阶段
过热阶段
汽化潜热 r h hJ/kg
过程。温度越高，蒸发表面积越大，蒸发
越强烈。
液体开始沸腾的温
度
在一定温度（沸点）下，液体内部和表面 同时发生的剧烈汽化过程。沸腾可通过加 热或减压的方法实现。相同压力下，不同
的液体沸点不同。
汽化过程是吸热过程。
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如在0.1MPa时，水的沸点为 99.634℃，氨的沸点为-32℃
基本概念
百度文库
• 在临界点C汽液两相差异完全消失，汽液相变将在瞬间完成。 • 在临界温度以上不能用压缩的方法使蒸汽液化。
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例5-1 10kg水处于0.1MPa下时饱和温度ts99.634℃， 当压力不变时，（1）若其温度变为120℃处于何种状态？ （2）若测得10kg工质中含蒸汽4kg，含水6kg则又处于何种
——单位质量湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量称 为湿蒸汽的干度。
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基本概念
x mv mv mw
mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量 mw-湿蒸气中饱和液体的质量
干度x的取值范围为0～1。
x0 ，饱和液体 0﹤x﹤1 ，湿(饱和)蒸汽 x1 ，干饱和蒸汽
• 引入干度x可确定湿蒸汽中所含饱和液体和饱和蒸汽的 量，或确定湿蒸汽的状态。
在饱和状态下,有:
饱和压力ps
饱和温度ts ps f (ts )
饱和蒸汽 —— 饱和液体 ——
如水蒸气：ps＝0.101325 MPa，ts=100 ºC
•饱和温度和饱和压力一一对应。
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4. 干度
基本概念
饱和液体和饱和蒸汽的混合物称为湿饱和蒸汽，简 称为湿蒸汽。相应地，不含有饱和液体的饱和蒸汽 称为干饱和蒸汽，简称干蒸汽。为了确定湿蒸汽中 所含饱和液体和饱和蒸汽的量，或确定湿蒸汽的状 态，必须引入湿蒸汽特有的重要参数，即干度x。
水蒸气具有良好的热力性质，来源丰富，易于
获得，比热容大，传热性能好，且无毒无味、无污 染，在热力工程中的使用极为广泛。
如水蒸气在热电厂和 空调工程中的 应用
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一、基本概念
蒸汽是由液体汽化而产生的。
1. 汽化 物质由液态转变为气态的过程称为汽化。
如湿衣服的晾干
蒸发 沸腾
在任何温度条件下发生在液体表面的汽化
2. 了解蒸汽定压发生过程及其在p-v图与T-s图上的一点、二线、 三区和五态。
3. 了解水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查出水蒸气 状态参数。
4. 掌握水蒸气基本热力过程的特点和热量、功量、热力学能的计 算。
5. 掌握朗肯循环的基本装置、热力过程及热效率，了解蒸汽参数 对朗肯循环热效率的影响。
3. 朗肯循环的热效率计算有一定难度，分析蒸汽参 数对朗肯循环热效率的影响，以及提高其热效率的方 法理解起来也有一定难度。
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第一节 水蒸气的定压发生过程
气态工质
气体 蒸汽
远离液态，一般可作为理想气体处 理，如空气、燃气。
刚脱离或接近液态，一般不能作为 理想气体处理，如水蒸气、制冷剂 蒸气等 。
第五章
水蒸气和蒸汽动力循环
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学习导引
本章介绍了水蒸气的定压发生过程，水蒸气 图表及其应用，蒸汽动力循环的系统组成、工作 原理及循环在T-s图上的表示方法。
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学习要求
1. 掌握有关蒸汽的各种术语及其意义。如：汽化、凝结、饱和状 态、未饱和液体、饱和液体、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽、干度 等概念及不同蒸汽状态的特征和关系。
凝结潜热
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同工质同温度下
三、水蒸气定压发生过程在p-v图和T-s图上的表示
水的临界状态
pc22.064MPa tc373.99℃
vc0.003106m3/kg
一点 二线 三区 五态
临界点C 饱和水线 (x0) 、饱和蒸汽线(x1） 末饱和水区、汽液两相共存区、过热蒸汽区
末饱和水、饱和水、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽