水蒸气的形成过程

能量转换计算
q = 0
T 1 p1 p2 2 2’ s
可逆过程： 可逆过程：
wt = h1 − h2
不可逆过程： 不可逆过程：
wt = h − h2' 1
5.3 水蒸汽的基本热力过程
h h1 p1 h2’ h2 p2 2 2’ s 1
汽轮机内效率
h − h2' ηoi = 1 h − h2 1
5.3 水蒸汽的基本热力过程
T-s 图和 图中的表示 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Байду номын сангаас
q = ∆h − ∫ vdp
wt= 0 q =∆h
举例：锅炉中，水从30℃、4MPa, 定压加热到 定压加热到450℃。 举例：锅炉中，水从 ℃ ℃ ts(4MPa)=250.33℃ ℃
q = h2-h1
5.3 水蒸汽的基本热力过程
ps = f (ts )
5.1 水蒸气的产生过程
水的定压加热过程
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 水蒸气的产生过程
预热阶段 状态及状态参数： 状态及状态参数： 未饱和水（过冷水） 未饱和水（过冷水）
p = const. t < ts v < v′ s < s′ h < h′
h１=3022.6kJ/kg、 =3022.6kJ/kg、
s１=6.6748kJ/(kg.K)
p1 h 1 t1 p2 h1
当 p2=0.004MPa 时
h' =121.30kJ/kg, h" = 2553.45kJ/kg
p
C
T
pc
C
20
Ⅰ
Tc
2'
T
Ⅲ Ⅰ
Tc
Ⅲ
2x
Ⅱ
2" 1'
2'
Ⅱ
2x 1x
2"
1"
10
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
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， 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。 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 际水蒸汽会议规定，水的三相点即 的液 相水作为基准点，规定其热力学能及熵为0， 相水作为基准点，规定其热力学能及熵为 ，即 对于t 的饱和水有： 对于 0=ttp=273K、p0=ptp=611.7Pa的饱和水有： 、 的饱和水有
5.2 水蒸汽的状态参数
′ ′ u0 = 0 kJ / kg s0 = 0 kJ /(kg⋅ K) ′ ∵ v0 = 0.00100021 m / kg ′ ′ ′ ′ ∴ h0 = u0 + p0v0 ≈ 0 kJ / kg
3
温度为0.01 压力为P 二. 温度为0.01oC、压力为P的过冷水
忽略水的压缩性， 不变，又温度不变， 忽略水的压缩性，即比体积v不变，又温度不变，则: q=0 uo=u0’=0, w=0 so=so’=0, h0= uo+p0 v0=0
5.2 水蒸汽的状态参数
温度为t 压力为P 三. 温度为t、压力为P的未饱和水
q=∫
T
273.16
c p dT
' h = h0 + q
s=∫
饱和水状态： 饱和水状态：
T
δq
T
273.16
=∫
T
273.16
dT cp T
ql
h
'
s
'
5.2 水蒸汽的状态参数
压力为P 四. 压力为P的干饱和蒸汽
γ = Ts ( s"− s ' ) = h"− h ' = (u "− u ' ) + p ( v"− v ' )
水蒸汽的绝热过程 工程中的设备： 工程中的设备：汽轮机 过程特点:q=0 过程特点:q=0
p 1 p1 p2 2 2’ v
过程在图中表示
5.3 水蒸汽的基本热力过程 T 1 h1 p1 p2 2 2’ s
图和h T-s 图和h-s图中的表示
h 1 p1 h2’ h2 p2 2 2’ s
5.3 水蒸汽的基本热力过程
在湿蒸汽区， 不是两个独立的变量， 在湿蒸汽区，p、t不是两个独立的变量，因 此不能由p 确定状态点。 此不能由p、t确定状态点。
5.2 水蒸汽的状态参数
及某一比参数y 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 查饱和表得已知压力（ 温度） 温度）下的y’、y”：
5.1 水蒸气的产生过程
饱和温度和饱和压力： 饱和温度和饱和压力： 处于饱和状态的汽、液温度相同， 处于饱和状态的汽、液温度相同，称为饱 和温度t 蒸汽的压力称为饱和压力p 和温度 s，蒸汽的压力称为饱和压力 s ts上升， ps上升； 上升， 上升； ps上升， ts上升。 上升， 上升。 结论： 结论：一定的饱和温度对应于一定的饱和压 反之也成立，即两者间存在单值关系。 力，反之也成立，即两者间存在单值关系。
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
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
r
s'
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
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） 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） 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) ）：
(p 和 t < ts (p) 未饱 水 和状 或湿 态 蒸气 给出干 x） （ 度 t = ts ( p) 饱 t > t ( p) 过 热蒸 气 s
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
5.1 水蒸气的产生过程
干度x： 湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。 湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。
y < y′ 未饱和水 y′ < y < y′′ 湿蒸气（算出干度x） y > y′′ 过热蒸气
在湿蒸汽区干度及其它参数的的计算： 在湿蒸汽区干度及其它参数的的计算： v = v′ + x(v′′ − v′) y − y′ x= s = s′ + x(s′′ − s′)
y′′ − y′
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
y2
ya ya = ?
由图可看出ya = y1 + h 2 1
x1
y1
}
h
y1
xa
}
ya y 2 x2
两三角形相似，对应边成比例。 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
压力为p 五. 压力为p的湿饱和蒸汽
v x = xv "+ (1 − x ) v ' ≈ xv " h x = xh "+ (1 − x ) h ' = h '+ x γ s x = xs "+ (1 − x ) s ' = s '+ x
γ
Ts
5.2 水蒸汽的状态参数
压力为P 六. 压力为P的过热蒸汽
x=
mg mf + mg
5.1 水蒸气的产生过程
过热阶段 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′′
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 qsup。t-ts称为过热度
qsu = h2 − h"
kJ/kg
1kg水从1状态被加热到2状态所吸收的热量: 1kg水从1状态被加热到2状态所吸收的热量: 水从
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 水蒸汽的p 图和T
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 水蒸气的状态参数 5.3 水蒸气的基本热力过程