3-水蒸气的热力性质解析

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水蒸气的热力性质和热力过程

水蒸气的热力性质和热力过程

水蒸气的热力性质和热力过程水蒸气是水在升温和转化成气态时所形成的物质。

它具有一系列的热力性质和热力过程,对于理解水蒸气的特性和应用都非常重要。

首先,水蒸气的热力性质可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述。

热容是指物质在吸收或释放热量时,温度的变化程度。

对于水蒸气来说,它的热容随着温度的升高而增加,这是因为水蒸气的分子间作用力较小,因此吸收热量后分子运动更活跃,温度升高的速率更快。

比热容是指单位质量物质温度升高一个单位时所吸收的热量,对于水蒸气来说,其比热容比水要小。

其次,水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程、准静态过程等。

等容过程是指在恒容条件下,水蒸气吸收或释放热量,而温度发生变化。

等压过程是指在恒压条件下,水蒸气吸收或释放热量,而温度发生变化。

准静态过程是指在过程中系统处于平衡状态,及时微小的温度波动也会使系统不再处于平衡状态。

水蒸气还具有一个重要的性质就是饱和水蒸气压。

饱和水蒸气压是指在一定温度下,液态水和水蒸气达到动态平衡时,水蒸气对应的压力。

饱和水蒸气压与温度之间存在着密切的关系,在一定温度范围内,饱和水蒸气压随着温度的升高而增加。

这个关系可以通过饱和水蒸气压与温度的对数关系来描述,即饱和水蒸气压-温度曲线。

这个曲线在一定条件下是稳定的,不会出现温度降低而饱和水蒸气压增加的情况。

水蒸气的热力过程在许多工业和自然现象中都有重要的应用。

例如,在汽轮机中,水的热力能被转化为机械能;在冷凝器中,水蒸气被冷却并变成液态水,释放出大量的热量,用于加热其他物质;在天气系统中,水的蒸发和凝结过程是形成云、降雨、雪等气象现象的基础。

综上所述,水蒸气具有一系列的热力性质和热力过程,对于理解其特性和应用具有重要意义。

我们可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述水蒸气的热力性质。

水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程和准静态过程等。

这些性质和过程对于水蒸气在工业、自然现象中的应用都有重要的意义。

热工基础——水蒸气的热力性质和过程

热工基础——水蒸气的热力性质和过程

2
pdv
1
pv2 v1
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
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
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
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”

第三章-3-水蒸气分解

第三章-3-水蒸气分解

二者同时进行。
2、饱和状态
——液体和蒸气处于动态平衡的状态。
汽化速度=液化速度时,汽化和凝结仍 在不断进行,但总效果使状态不再变化。
干饱和蒸 气 (饱和蒸 气)
(1)饱和温度ts和饱和压力ps
在饱和状态下,气液温度相同,称为饱和温度; 此时蒸气的压力也确定不变,称为饱和压力。
ps
汽 化 液 化
饱和温度ts 饱和压力ps
第三节
蒸气的热力性质和热力过程
基本知识点
水蒸气的定压产生过程、五种聚集状态;
水蒸气状态参数的确定;
水蒸气热力性质图表的应用;
水蒸气热力过程中功量和热量的计算。
水蒸气是实际气体!
水蒸气
在空气、燃气中含量极小,可当作理想气体处理; 一般情况下距液态较近,为实际气体。
18世纪,蒸气机的发明,是唯一工质; 内燃机发明,才有燃气工质; 目前水蒸气仍是火力发电、核电、供暖、化工的主要工质。
优点: 便宜,易得,无毒,膨胀性能好,传热性能好。
在热力过程中,经常发生相变,具有五种聚集状态, 其状态变化关系比理想气体复杂得多; 需要使用专门的水蒸气热力性质图表, 确定其状态参数以及进行热力计算。
汽相和液相
过热器 锅 炉 汽轮机
固相不流动,
更关心汽液两相
发电机 凝 汽 器 给水泵
基本概念
c
干饱和蒸汽
d
过热蒸汽
e
(v, 蒸汽的干度x mg mg、mf分别为湿饱和蒸汽中 x mf mg 干饱和蒸汽与饱和水的质量。
H2O的聚集状态及其判别依据
p p
p v0
未饱和水
p
t>ts
p
t<ts v'

热工基础-3-(2)-第三章 水蒸气

热工基础-3-(2)-第三章 水蒸气

此阶段所需的热量称为汽化潜热 此阶段所需的热量称为汽化潜热 r :r = h'' − h'
过热阶段: 过热阶段: 对饱和蒸气继续加热,水蒸气进入过热状态,温度、 对饱和蒸气继续加热,水蒸气进入过热状态,温度、 焓和熵增加 增加。 焓和熵增加。温度超过同压力下饱和蒸气温度的数 值称过热度 过热度: 值称过热度: D = t − ts 干饱和蒸汽
20

Tc
2'
T
2x
2"


1'

2' 2x
1x
2"

Ⅱ 10
1'
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
如果用前面提到的 功量、 的计算, 如果用前面提到的p-v、T-s图进行功量、热量的计算, 用前面提到的 、 图进行功量 热量的计算 则很不方便。 则很不方便。 工程上常用的是: 图 其也有: 工程上常用的是:h-s图。其也有:上、下界线和临 线簇、 界点,定干度线簇 定温线簇、定压、定容线簇 界点,定干度线簇、定温线簇、定压、定容线簇
饱和水
p = const. t = ts
p = const. t = ts v′ < v < v′′ s′ < s < s′′ h′ < h < h′′
p = const. t = ts v = v′′ s = s′′ h = h′′
= T (s − s ) s
'' '
v = v′ s = s′ h = h′

第三章-3-水蒸气

第三章-3-水蒸气

t/ C
o
3 v' , m /kg v" , m /kg h' , kJ/kg h" , kJ/kg
3
s' , s" , kJ/(kg K) kJ/(kg K)
0.001 0.1 1.0 10
2484.5 6.982 0.0010001 129.208 29.33 2258.2 99.63 0.0010434 1.6946 417.51 2014.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 1315.8 310.96 0.0014526 0.01800 1408.6
二者同时进行。
2、饱和状态
——液体和蒸气处于动态平衡的状态。
汽化速度=液化速度时,汽化和凝结仍 在不断进行,但总效果使状态不再变化。
干饱和蒸 气 (饱和蒸 气)
(1)饱和温度ts和饱和压力ps
在饱和状态下,气液温度相同,称为饱和温度; 此时蒸气的压力也确定不变,称为饱和压力。
ps
汽 化 液 化
饱和温度ts 饱和压力ps
• 这个温度tC称为临界温度。 • 与临界温度相对应的饱和压力pC称为临界压力。
• (tC ,pC)是液相和气相能够平衡共存时的最高值。 • 永久气体——温度t > tC的气体。
• 临界参数是物质的固有参数,不同物质其值不同。
H 2O的临界参数 tC 374.15 C pC 22.120MPa
2.若已知p(或t)和某一个参数y
查饱和蒸气表得y、y,比较y的大小,则 y< y 处于未饱和水状态;
y<y< y 处于湿饱和蒸气状态; y> y 处于过热蒸气状态。
3.若已知p(或t)及干度x,湿饱和蒸气状态。

第七章 水蒸气

第七章 水蒸气

第七章水蒸气第一节 概述一、本章的主要内容及意义水蒸气具有良好的膨胀性能与传热性能,并且资源丰富,易于获得,成本低耗资少,无毒无味,不存在污染环境的问题,是热力工程中应用最广泛的工质。

除水蒸气外,工程上常用的蒸气还有氨蒸气、氟利昂蒸气等。

各种蒸汽的热力学性质尽管各有特点,但具有许多类似之处,其基本概念和分析研究方法是一致的。

因此,水蒸气热力学性质的学习掌握对于其它蒸汽的热力学性质的了解也是有益的。

讨论水蒸气的热力学性质其核心内容就是要讨论水蒸气各参数之间的关系。

在通常情况下,水蒸气分子间的距离较小,分子间的作用力及分子本身的体积不能忽略,其热力学性质与理想气体存在较大差异,不能将理想气体的参数关系式用于水蒸气。

由于水蒸气的参数关系式较复杂,不便于工程应用,从而将水蒸气的热力学参数关系绘制成了图表。

由已知的水蒸气参数求取未知参数通常均是用水蒸气热力学性质图表来查取。

本章的主要内容是水蒸气热力性质的基本概念以及水蒸气热力学性质图表的结构与应用。

这些内容是水蒸气热力过程分析计算所必需的理论基础。

二、概念及术语1、汽化与凝结、蒸发与沸腾热力工程中要求工质具有良好的流动性,从而主要讨论工质的气态或液态,一般不包括固态,所涉及的相变过程主要是气液两相间的汽化与凝结。

由液态变为气态的相变过程称为汽化;由气态变为液态的相变过程称为凝结或液化。

汽化有蒸发与沸腾两种方式。

蒸发是任何温度下,在液体表面缓慢进行的汽化现象。

蒸发是在液体表面一些内动能较大的分子克服表面张力逸出液面变为蒸汽的相变过程。

沸腾是在一定温度下,在液体内部剧烈进行的汽化现象。

沸腾现象中,在液体内部有大量汽泡产生,沸腾也正是因此而得名。

后续内容中的汽化均指沸腾。

2、饱和状态、饱和温度与饱和压力水蒸气在密闭容器内,气、液两相平衡共存的状态称为饱和状态。

饱和状态宏观上是气、液两相在没有外界作用的条件下,不会发生变化的平衡状态;但微观上是气、液两相之间汽化速度与凝结速度相等,即在同一时间内逸出液面的分子与回到液面的分子数目相等的动态平衡状态。

(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].
饱和湿空气:湿空气中的水蒸气已饱和, 不能再吸收水份。
pv = ps (T )
49
工程热力学 露点
露点:湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度Td 称为露点温度, 简称露点。
pv < ps (T )
结露:定压降温到露点, 湿空气中的水蒸气饱和, 凝结 成水(过程1-2)。 结霜:Td < 0 DC
Ts=85.95 ℃ Ts=113.32 ℃
纯物质的p-T相图
p
液 固
p 流体
临界点
气 三相点
流体


临气界点 三相点

T
一般物质 T
工程热力学 水蒸气的定压发生过程
t < ts 未饱和水
v < v'
t = ts
t = ts
t = ts
t > ts
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''
h, v, s
工程热力学
水和水蒸气表
两类
1、饱和水和干饱和蒸汽表 2、未饱和水和过热蒸汽表
工程热力学
34
工程热力学
35
工程热力学
表的出处和零点的规定
表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编 制, IFC(国际公式化委员会)1967、1997和2005年先后发表分段 拟合的水和水蒸气热力性质公式, 但工程上仍会用到图表。 焓、内能、熵零点的规定: 原则上可任取零点, 国际上统一规定。
Thermal Process of Steam

7.第七章 水蒸气解析

7.第七章 水蒸气解析
第七章 蒸气的热力性质与热力过程
工程热力学的两大类工质
1、理想气体( ideal gas)
可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为 主的燃气、空调中的湿空气等
2、实际气体( real gas)
不能用简单的式子描述,真实工质 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中 制冷工质等
水蒸气是实际气体的代表
未饱和水和过热蒸汽表(节录)
饱 和 参 数
查表举例(1)
查表时先要确定在五态中的哪一态。
例.1 已知 :p=1MPa,试确定t=100℃, 200℃ 各处于哪个状态, 各自h是多少?
ts(p)=179.916℃
t=100℃ < ts, 未饱和水 t=200℃ > ts, 过热蒸汽
h=419.74kJ/kg h=2827.3kJ/kg
液态区:下界限线与临界等温线上段左侧区域 湿蒸汽区:上、下界限线之间的锺罩形区域
五态 过热蒸汽:一定压力下,温度高于对应饱和温度的蒸汽。
或者说:一定温度下,压力低于饱和蒸汽压的蒸汽。
饱和干蒸汽:一定压力下,温度等于对应饱和温度的蒸汽。 或者说:一定温度下,压力等于饱和蒸汽压的蒸汽。
饱和湿蒸汽:饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。
湿蒸汽状态
t=250℃ ,
二、T-S图 三、H-S图
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)
3、等压线群:p
q Tds dh vdp
h

s
pC
TC

0
h s p
T
0
两相区 单相区
p
T=Const 斜直线 T
湿饱和蒸汽区状态参数的确定

蒸汽的热力性质

蒸汽的热力性质
h xh '' (1 x)h '
s xs '' (1 x)s '
水和水蒸汽热力性质图
• 水和水蒸汽的p—v,T—s图。做定性分析 是很方便,p—v图中曲线下的面积为做功 量,T—s图中曲线下方为交换的热量。 • 但定量计算不是很方便,所以又制定了h— s图。在水状态下,h,s都是线性增加的, 过了C点之后,s增加h也增加。 • 一定程度后,s增加h减小
x
mg
m f mg
• 定义为:饱和蒸汽量与总湿蒸汽量的 重量百分比。显然:饱和水时x=0,干 饱和蒸汽时x=1(无水)
4.2蒸汽热力性质表
水蒸气应用广泛——所以有了标准化的水和水蒸 汽的图表。使用时可以按表查询。
• 对于湿蒸汽,如果已知干度,同样可从表 上查表得到有关数据,但要计算:
v xv '' (1 x)v '
3.3.水蒸汽热力性质图表的应用
(1)确定状态参数 • 已知任意两个独立的状态参数,可在图表 中查出其他的状态参数 h 2200kJ / kg ,查表求 • 比如:已知 t 100 ℃, • s 值。 查表知:t 100 ℃时, h ' 419.06kJ / kg
sHale Waihona Puke h '' 2676.71kJ / kg
Ⅰ 3° 3′ Ⅱ Ⅲ

pc c

Tc
Ⅲ 3″ 2 3
3″3
3′ 179.88℃ 99.63℃ r
2° 2′ 1° 1′
1MPa 0.1MPa
2″2 1″1
1′ 3º 2º 1º
2′
2″ 1 1″
q1

06水蒸气性质和过程解析

06水蒸气性质和过程解析

6
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 沸腾
汽化
7
汽化和液化 (vaporization and liquefaction)

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。

液化:由气相到液相 的过程。
8
一、饱和温度和饱和压力
饱和状态(Saturated state) 当汽化速度=液化速度时,系统处于动 态平衡,宏观上气、液两相保持一定的相 对数量—饱和状态。 相应的温度和压力称为饱 和温度(ts)和饱和压力(PS), 两者一一对应。 ts =f(Ps),只有 一个独立变量。
饱和蒸汽
饱和水
9
饱和状态:汽化与凝结的动态平衡 饱和温度Ts 饱和压力ps Ts ps=1.01325bar 青藏 ps=0.6bar 一一对应 ps ts=100 ℃ ts=85.95 ℃ ts=113.32 ℃
第六章 水蒸气的热力性质和过程
第一节 第二节 第三节 概述 水的定压汽化过程和
水蒸气的p-v图及T-s图
水蒸气表
第四节
第五节
水蒸气的h-s图
水蒸气的基本热力过程
1
第一节 概

水蒸气是人类使用最早、应用最广 (汽车、火车、轮船、发电)的工质。为 什么它受到人们的特别喜爱呢?是因为水 分布广,价格便宜,无毒无臭,而水蒸气 的获得又特别容易(在常压下只要加热到 100℃以上就产生),而在常温下就以液体 水的情况存在,便于我们的循环使用。
t
3)定压过热阶段d-e:饱和蒸汽变成过热蒸汽,比过热热:
p a b va v’

工程热力学-06 水蒸气的热力性质

工程热力学-06 水蒸气的热力性质

(t

ts
)
=
c
p
t ts
D
6-2 水蒸气的产生过程
• 水蒸气在定压过热过程中吸收的热量也等
于焓的增加:
(64;
• 式中,h一定压力为p、温度为t时过热水蒸气的 焓。过热水蒸气的焓为
h = h"+ q" = h0 + q '+ r + q"
(6-15)
6-2 水蒸气的产生过 程
蒸发热(液体温度越低,蒸发热越高)
蒸发制冷
1
2、饱和状态
逸出的分子数 = 被液面俘获的分子数
饱和状态:汽化与凝结的动态平衡
饱和状态:汽化和液化达到动态平 衡共存的状态
饱和水、饱和水蒸气 饱和液体、饱和蒸气
饱和温度Ts 饱和压力ps
饱和状态
饱和状态:汽化与凝结的动态平衡
饱和温度Ts 饱和压力ps
一一对应
§6-2 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’’
(3) 理想气体 h = f (T )
实际气体汽化时,T=Ts不变,但h增加 h ''− h ' = γ 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度 Δt过冷 = ts − t 过冷水
过热蒸汽 过热度 Δt过热 = t − ts

工程热力学与传热学水蒸气的热力性质

工程热力学与传热学水蒸气的热力性质
水蒸气在动力工程中广泛应用于蒸汽 轮机,通过将水加热至沸腾状态产生 水蒸气,推动蒸汽轮机转动,从而将 热能转化为机械能。
蒸汽锅炉
蒸汽锅炉是产生水蒸气的关键设备, 通过燃烧燃料将水加热至沸腾产生水 蒸气,用于推动各种动力机械。
化工工程
化学反应
在化工工程中,水蒸气常作为反 应物或催化剂参与各种化学反应 ,如合成氨、硫酸等。
工程热力学与传热学水蒸气的热力 性质
目 录
• 水蒸气的形成与性质 • 水蒸气的热力学性质 • 水蒸气的传热性质 • 水蒸气在工程中的应用
01 水蒸气的形成与性质
水蒸气的定义
总结词
水蒸气是水的气态形式,由液态水或固态冰经过蒸发或升华 而来。
详细描述
水蒸气是大气中水分子以气态形式存在的一种状态,是水的 一种基本相态。当液态水受到热能作用时,会蒸发成水蒸气 ;而当固态冰受到足够的热量时,也会升华成水蒸气。
过热蒸汽比容
超过饱和蒸汽比容的蒸汽比容,与饱和蒸汽比容和过热度有关。
比容变化对水蒸气的影响
水蒸气的比容变化会影响其压力和温度变化,进而影响热力学过程 和传热过程。
水蒸气的焓
焓的定义
水蒸气的焓是指其具有的热量和压力势能的总和。
焓的计算公式
对于一定质量的水蒸气,焓的计算公式为 $H = h_v + P times V$,其中 $h_v$ 为水蒸气的 比焓,$P$ 为压力,$V$ 为比容。
焓对水蒸气过程的影响
在热力学过程中,水蒸气的焓值变化会影响其吸热量和做功量,进而影响过程进行的方向 和效率。
水蒸气的熵
01
熵的定义
水蒸气的熵是指其内部无序程度的度量。
02
熵的计算公式
对于一定质量的水蒸气,熵的计算公式为 $S = s_v + P times V$,其

水蒸气的热力学性质和过程

水蒸气的热力学性质和过程

程:
2
3
s
绝热效率(相对内效率):
oi
wt,s wt , s
h1 h3 h1 h2
例 P1=5Mpa,t1=450C, P2=0.005Mpa, oi=0.9求x2,s2,wt,x2’,sg,wt’
h
p1
解:可逆过程1-2:
1 t1
p2
P1,t1
h1=3317kJ/kg,
s1=6.8204kJ/(kgK)
第六章 水蒸气旳热力性质和过程
第一节 概述 第二节 水旳定压汽化过程和
水蒸气旳p-v图及T-s图 第三节 水蒸气表 第四节 水蒸气旳h-s图 第五节 水蒸气旳基本热力过程
基本要求:
1。熟练掌握水蒸汽旳有关基本概念: (1)饱和水(饱和温度、饱和压力) (2)过冷度(过冷水)、过热度(过热蒸汽) (3)液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 (4) 一点、两线、三区、五态 2。熟练掌握水蒸汽旳热力性质、水定压汽化过程和水蒸汽旳
2。基本原理: (1)水旳定压汽化过程(三个阶段:定压预热、定压汽化、定压过热) (2)水蒸汽旳P-V图、T-S图(一点、两线、三区、五态) (3)水蒸气表
a、饱和水(用’ 表达)和饱和水蒸汽表(用”表达)
b、未饱和水和过热水蒸气表(热力学能用 U=h-PV 来计算)
c、湿蒸汽用:Y x = X Y” + (1-X)Y’ 来计算
wt h1 h2 33172079 1238kJ / kg
h
p1 1 t1
p2 不可逆过程1-2’:
wt ' oi wt h1 h2' 1114kJ / kg
22 ‘
h2' h1 oi wt 33170.91238 2203kJ / kg

热工基础--水蒸气图表及热力过程

热工基础--水蒸气图表及热力过程
实际上,水蒸气在汽轮机中的工程过程中,因存在摩擦等不 可逆因素,熵流虽为零,但熵产始终大于零,因此不是定熵过程, 而是熵增的过程。
如图所示,实际绝热膨胀过程按1-2′进行,且不可逆程度越 大,过程线1-2′越向右偏斜。
不可逆绝热过程的技术功wt ′ =h1-h2′ ,由于不可逆因素造 成的做功损失wt ′ =h2′ - h2。
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。
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
2)几点说明 ①:u=h-pv(工程使用较少,未列); ②:对于湿蒸汽的状态参数,要根据干度以及该压力下
的饱和水与干蒸汽计算,如hx = (1-x)h '+xh ''. ③:表中没有列出的中间温度和中间压力,要用内插法。
3)、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:
第四节水蒸气的热力过程
研究水蒸气的热力过程的目的与分析理想气体热力过程一 样,即为:①确定过程的初态与终态的参数; ②计算过程中的 能量。但由于水蒸气是实际气体,其参数的确定要使用 水蒸气 热力性质表和焓熵图。
分析水蒸气热力过程的一般步骤为: 1)用水蒸气图表,由初态的已知参数确定其他参数; 2)根据过程性质,如定压、定熵等,加上终态的已知参 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。

工程热力学(第5章--水蒸汽的热力性质)

工程热力学(第5章--水蒸汽的热力性质)
v′增大(因水的膨胀性大于压缩性); v″减小(因汽的压缩性大于膨胀性);
18
5-2 水蒸气的定压产生过程
所以:随着p升高,b点向右移动,d点向左移动,即 预热过程增长,汽化过程缩短,过热过程增加。
19
5-2 水蒸气的定压产生过程
当压力升高至pc=22.064MPa时,汽化过程缩成一点,即临 界点C,同时产生两线(CM、CN)和三区(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)。
D = t - ts
h
15
➢水蒸气定压产生过程中热量的计算
1.水的定压预热阶段:
液体热 ql h ' h0 kJ/kg
T
2.饱和水的定压汽化过程:
汽化潜热 r h" h ' kJ/kg
Ts
b
e d
r Ts s" s ' kJ/kg
3.干蒸汽的定压过热过程:
过热热 qs h h" kJ/kg
2
本章主要内容 水蒸气的饱和状态 水蒸气的定压产生过程 水蒸气的热力性质图表 水蒸气的基本热力过程
3
5-1 水蒸气的饱和状态
一、汽化:液态→汽态 (如锅炉水冷壁中水的汽化过程)
汽化方式有两种:1)蒸发,2)沸腾。
1、蒸发——在液体表面缓慢进行的汽化现象。
特点:它能在任何温度下进行;液体的蒸发速度取决于 液体的性质、液体的温度、蒸发表面积和液面上气流的流速。
饱和状态的特点: p s
①汽水共存;
ts
②汽水同温;
③饱和压力与饱和温度
成一一对应关系.
ts f ps
8
饱和温度与饱和压力的关系
ts f ps
ps上升, ts上升 ts上升, ps上升
饱和压力 0.005MPa

第七讲 水蒸气的热力性质和热力过程

第七讲 水蒸气的热力性质和热力过程

第五节 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的热力过程的计算任务:
(1)初态和终态的状态参数 (2)过程中的热量、膨胀功、技术功、焓和 熵的变化。 (3)利用蒸汽表和焓熵图进行计算。
一、定容过程 单位质量膨胀功为零
2
wv 1 pdv 0
单位质量技术功
wt ,v
2
vdp
1
v p1
p2
单位质量热量:
试确定加热终点的状态,求出单位质量的加热量。 解:查附表3得, p1 0.2MP时a 的参数为
ts1 120 .30 C
v1' 0.0010608 m3 kg
v1" 0.88592 m3 kg h1' 504 .7 kJ kg
h1" 2706 .9 kJ kg
算得 v1 x1v1" 1 x1 v' 0.0014526 m3 kg h1 x1h1" 1 x1 h' 505 .7 kJ kg
一、饱和温度和饱和压力
当水和蒸汽的温度和压力不再变化时,从水中 飞出的分子与从蒸汽中飞入水中的分子数达到 动态平衡,对应于温度 t0C 时,平衡时的压力 称为饱和压力。
蒸发的条件:水蒸汽的分压力小于相应温度下水 的饱和压力。
给定压力下,对应有一个水和水蒸汽的饱和温度 :
ts f p
沸腾的条件:水温达到给定压力下的饱和温度。
qv h2 h1 v p2 p1
二、定压过程 单位质量膨胀功
2
wp 1 pdv p(v2 v1 )
单位质量技术功
2
wt, p 1 vdp 0
单位质量热量
q p h2 h1
三、定温过程 单位质量热量
2

第06章 水蒸气性质

第06章 水蒸气性质
第六章 水蒸气的热力性质
1
主要内容
水蒸气热力性质 水蒸气产生过程 水蒸气热力性质图表 水蒸气热力过程
2
6-1 水蒸气的饱和状态
汽化 – 液体转变为汽体的过程 液化 – 蒸汽或气体转变为液体的过程 蒸发 – 液体表面在任何温度进行的缓慢汽过程
饱和状态是汽化和液化达到动态平衡共存的状态 液化的微观机制 汽化的微观机制(动画) 动画)
19
6-2 水蒸气的产生过程
水的汽化潜热可由实验测定。 水的汽化潜热可由实验测定。压力愈 高,汽化潜热愈小,而当压力达到临界 压力时,汽化潜热变为零(见图6 压力时,汽化潜热变为零(见图6-4) 表6-2不同压力下水的汽化潜热
压力 p/MPa
0.01 0.1 1 5 10 20 585.9 22.064=pc 0
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6-2 水蒸气的产生过程
2、饱和水变为饱和水蒸汽的定压汽化过程 使1kg饱和水在一定压力下完全变为相同 kg饱和水在一定压力下完全变为相同 温度的饱和水蒸气所需加入的热量称为水 的汽化潜热,用符号r表示。 的汽化潜热,用符号r表示。在温熵图上汽 化 潜热则相应于水平线段下的矩形面积:
(6-6)
33
6-3 水蒸气图表
水蒸气热力性质图结构特征口诀
- “一点连双线三区五态含”: 一点连双线三区五态含” 一点 – 临界点 双线 – 饱和水线、饱和水蒸气线 三区 – 未饱和水区、饱和蒸汽(湿蒸汽、两相)区、
过热水蒸气区
五态 – 未饱和水态、饱和水态、湿蒸汽态、饱和水蒸
汽态、过热水蒸气态
34
6-3 水蒸气图表
2、水蒸气热力性质表 “饱和水与饱和水蒸气性质表” 饱和水与饱和水蒸气性质表” “未饱和水与过热水蒸气性质表” 未饱和水与过热水蒸气性质表”

工程热力学水蒸气的热力性质和过程

工程热力学水蒸气的热力性质和过程

工程热力学水蒸气的热力性质和过程水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容,涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。

下面将从水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程三个方面进行详细介绍,以期更好地了解工程热力学中的水蒸气。

首先,水蒸气的热力性质。

水蒸气是一种理想气体,因此可以采用理想气体状态方程描述其热力性质。

根据理想气体状态方程,水蒸气的体积与压力、温度之间满足以下关系:PV=mRT,其中P是水蒸气的压力,V是体积,m是物质的量,R是气体常数,T是温度。

此外,根据水蒸气的物性数据,可以得到水蒸气的比容、比焓、比熵、比内能等热力性质的计算公式。

其次,水蒸气的热力过程。

热力过程是指物体在一定条件下发生的热态变化过程。

对于水蒸气而言,常见的热力过程有等温过程、等焓过程、等熵过程和绝热过程等。

等温过程是指水蒸气在恒温条件下的热力变化过程,其内能变化为零,熵的变化为常数。

等焓过程是指水蒸气在等焓条件下的热力变化过程,其焓变化为零,温度和熵的变化为常数。

等熵过程是指水蒸气在等熵条件下的热力变化过程,其熵变化为零,温度和焓的变化为常数。

绝热过程是指水蒸气在绝热条件下的热力变化过程,其熵的变化为零,温度和焓的变化均不为常数。

最后是水蒸气循环过程。

水蒸气循环是工程热力学中常用的能量转换循环,广泛应用于电力、化工、航空等工业领域。

常见的水蒸气循环包括朗肯循环、卡诺循环和布雷顿循环等。

朗肯循环是一种理想化的热力循环,由四个连续的基本过程组成:等压加热、等熵膨胀、等压冷凝和等熵压缩。

卡诺循环是一种热力效率最高的循环,由两个等温过程和两个绝热过程组成。

布雷顿循环是一种常用的蒸汽动力循环,由蒸汽锅炉、蒸汽涡轮机和冷凝器等设备组成。

综上所述,水蒸气的热力性质和过程是工程热力学中的重要内容,涉及到水蒸气的热力性质、热力过程和水蒸气循环过程等方面。

通过深入了解水蒸气的热力性质和热力过程,我们可以更好地应用工程热力学的原理和方法,在实际工程中合理利用和控制水蒸气的能量转换过程,提高工程的热力效率。

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Mc——饱和水线;
Nc——干饱和蒸汽线;
ql ——液体热; q su ——过热热量 ;
r——汽化潜热;
c ——临界点
水蒸气的p-v图(1)
当液体在某一定压力下加热,只


要达到某一相应的温度,液体内 部就开始发生汽化,这种现象叫 做“沸腾”。液体所处的压力愈 高,则其相应的沸腾温度也愈高 汽化潜热 饱和液线、干饱和汽线 临界点C 、临界温度 、临界压力 湿蒸汽 、饱和区
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
如果有1kg湿蒸气,干度为x, 即有 xkg饱和蒸汽,(1-x)kg饱和水。
h xh (1 x )h
"
'
v xv" (1 x )v ' s xs (1 x ) s
" '
y xy (1 x ) y
"
'
y y x " y y'
o
3
v"
h'
100 373.15 0.1013250.0010437 1.6738 419.06 2676.3 1.3069 7.3564 200 473.15 1.5551 0.0011565 0.12714 825.4 2791.4 2.3307 6.4289 300 573.15 8.5917 0.0014041 0.02162 1345.4 2748.4 3.2559 5.7038
水蒸气的p-v图(2)

定温线 过热蒸汽 、过热度 两个独立的状态参数可以确 定物质的状态。但在饱和状 态点1′与1″(或2′与2″, 3′与3″)之间,温度、压力 是相应一致的(因为在湿蒸汽 区内压力不变,温度也保持 不变),在这一区域内,压力 与温度不是彼此独立的参数, 处于饱和状态的液体,蒸汽 或湿蒸汽,若不再给定另一 参数,只有温度和压力,其 状态是无法确定的。湿蒸汽 的状态常用压力(或温度)及 质量含汽率(或称干度)两个 参数来确定。
0.1 2258.2 99.63 0.0010434 1.6946 417.51 2675.7 1.3027 7.3608 1.0 2014.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 2777.0 2.1382 6.5847 10 1315.8 310.96 0.0014526 0.01800 1408.6 2724.4 3.3616 5.6143
热工基础3——水蒸气的热力性 质
水和水蒸气是实际气体的代表
水蒸气
在空气中含量极小,当作理想气体 一般情况下,为实际气体,使用图表
18世纪,蒸气机的发明,是唯一工质 直到内燃机发明,才有燃气工质 目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质 优点: 便宜,易得,无毒, 膨胀性能好,传热性能好
是其它实际气体的代表
水蒸气的定压发生过程
t < ts
未饱和水
t = ts
t = ts
t = ts
t > ts
v > v’’ h > h’’ s > s’’
饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v < v’ h < h’ s < s’
v = v’ v ’< v <v’’ v = v’’ h = h’ h ’< h <h’’ h = h’’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’
t
v
h
0.0 167.4 2611.3 2649.3 2725.4
s
0.0001 0.5729 8.1752 8.3437 8.5479
未饱和水和过热蒸汽表(节录)
p
饱 和 参 数
0.01MPa
ts 45.83
v ' 0.0010102 h ' 191.84 s ' 0.6493 v" 14.676 h" 2584.4 s" 8.1505
0.02MPa
ts 60.09
v ' 0.0010172 h ' 251.46 s ' 0.8321 v" 7.6515 h" 2609.6 s" 7.9092
汽化
水预热
过热
水蒸气的定压发生过程
三个阶段: 水定压预热:未饱和水或过冷水 饱和水定压汽化:从饱和液体到饱和气体。湿蒸 气的干度:x=mv/mv+mw 干饱和蒸汽定压过热;过热蒸气,过热度t=t-ts。
汽化潜热:1kg液体完全变为同温度下的饱和
蒸汽所吸收的热量
水蒸汽的形成过程在p概念#
汽化:物质由液态变为气态的过程;有蒸发和沸腾两种方式。
在液体的自由表面上进行的恶汽化过程称为蒸发。在液体内 部和表面同时发生的急剧的汽化现象称为沸腾。沸腾只发生 在相应压力所对应的饱和温度,这一温度称为沸点。 液化或凝结:物质由气态变为液态的过程; 饱和状态(两相动平衡状态)、饱和温度、饱和压力(相应 的蒸气压力)、饱和蒸汽、饱和液体。 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
饱和水和饱和水蒸气表(按温度排列)
h" s '/ kJ / s "/ kJ / t / C T / K p / MPa v ' / m / kg m 3 / kg kJ / kg kJ / kg (kg K) (kg K) 0.01 273.16 0.0006110.00100022 206.1750.000614 2501.0 0.0000 9.1562
饱和水和饱和水蒸气表(按压力排列)
p / MPa r
kJ / kg t / C v ' / m / kg m / kg 0.001 2484.5 6.982 0.0010001 129.208 29.33 2513.8 0.1060 8.9756
3
o
3
v"
h'
h" s '/ kJ / s "/ kJ / kJ / kg kJ / kg (kg K) (kg K)
'
已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度x h ,v ,s
临界点和三相点
临界 点 液态区
汽态区
水的临界温度为 374℃,临界压力为 220bar
水和水蒸汽的状态参数图表#
水蒸气的参数一律应该从图或表中差的,而不宜用一些经验公式, 更不能使用理想气体状态方程或从它导出的一些理想气体公式
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