水蒸气定压产生过程
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。
7.第七章 水蒸气解析
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
工程热力学(第5章--水蒸汽的热力性质)
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
热工基础
工程热力学一、基本概念（一）工质及其状态参数1、工质：实现热能与机械能相互转换的工作介质（如：水蒸汽）。
工质的状态：工质在某一瞬间宏观的物理特性。
2、工质的状态参数：描述工质状态的物理量。
常见的状态参数：温度T、压力P、比容c、内能U、焓H、熵S（1）压力：单位面积上所受的垂直作用力，p=F/A，符号为p，单位是帕斯卡，表示为“Pa”，1Pa=1N/m2，工程上常用MPa，1Mpa=10Pa，此外，还有at、atm，mmHg等。
压力的测量：压力表数据与工质实际压力的关系：（我们用p表示绝对压力，p b表示大气压力，p g表示压力表读数）绝对压力：容器内工质的的实际压力，用符号p表示；表压力：工质的绝对压力与大气压力的差值，用p g表示。
p=p b时，p g=0 p＞p b时，p=p b+p g p＜p b时，压力表（真空表）上读数称为负压或真空，p v表示，p=p b-p v电厂中有时用真空度表示真空值的大小，称为真空度。
（2）内能：内部所具有的各种微观能总和，用符号“U”表示，单位为J或kJ，U=f （T，v）主要包括：分子内动能：主要由分子不规则热运动引起，是温度的函数；分子内位能：分子间存在着作用力，与分子之间距离有关，是比容的函数。
由于内能取决于工质的温度与比容，因此，内能是状态参数（3）焓：焓为内能与流动功的总和，用H或h表示，单位为J或kJ，h=u+pv；焓是状态参数；（4）熵：ds=dq/T，单位：J/（kg.k）或kJ/(kg.k)，熵为状态参数，热力学中常用ds的正负来判断热量的大小、方向：ds＞0，q＞0，吸热；ds＜0，q＜0，放热；ds=0，q=0绝热。
3、膨胀功及p-v图4、热量及T-S图（二）热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热；当一定量的热消失，必产生与之数量相当的功，消耗一定量的功，必产生相当数量的热。
热力学第一定律解析式及应用q=Δu+w（1kg工质）q：系统吸收或放出的热量。
《热工基础及应用》电子教案 模块二水蒸气及水蒸气动力循环分析
任务一 水蒸气定压产生过程分析
• 把1kg0℃的水定压加热成t ℃的过热蒸汽所需要的热量称为过热蒸汽 • 的总热量,用符号q 表示,则:
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任务一 水蒸气定压产生过程分析
• 二、水蒸气定压产生过程的p-v 图和T -s 图分析
• 如果改变压力p,例如将压力提高,再次考察水在定压下的蒸汽形成过 • 程,同样也将经历上述五个状态和三个阶段。将若干压力下的水蒸气
• (2)沸腾 • 靠蒸发产生蒸汽的速度比较缓慢,工业上一般都是靠液体的沸腾来产
生蒸汽,沸腾是在液体的内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。 • 在给定压力下,沸腾只能在一个相应确定的温度下发生,这一温度称为
给定压力所对应的饱和温度。 • 2. 液化 • 物质从气态转成液态的过程称为液化,也可称为凝结。从微观上讲,它
分子克服周围液体分子的引力而逸出液面的现象。 • 蒸发可在任意温度下发生,液体的温度越高,蒸发面积就越大,液面上气
流的流速越快时,蒸发就越快。 •
高蒸发气流的流速等措施来提高蒸发速度,提高冷却水塔的工作效率 。
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任务一 水蒸气定压产生过程分析
任务一 水蒸气定压产生过程分析
• 3. 过热阶段 • 将干蒸汽继续定压加热,蒸汽温度将升高,比体积增加,熵增加,如图2-2
中d-e 所示。因为此阶段的蒸汽温度高于同压下的饱和温度,故称为过 热蒸汽。 • 过热蒸汽的温度与同压下饱和温度之差称为过热度,用符号D 表示,即:
• 显然,过热度越高,过热蒸汽离饱和状态越远。 • 过热阶段的吸热量称为过热热,用qs 表示,则有:
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任务一 水蒸气定压产生过程分析
• 4. 干度 • 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
掌握水蒸气定压发生过程及p
掌握水蒸气定压发生过程及p-v图和T-s图。
一、水蒸气的定压发生过程水蒸气的定压形成过程经历了未饱和水预热、饱和水汽化和水蒸气过热三个阶段（即定压加热过程），并经历了未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽等五种状态，如图7-7所示。
图7-7 水蒸气的定压发生过程注意：状态参数的变化l 压力：由于是定压过程，所以压力不变；l 温度：水预热及水蒸气过热过程中温度增加，但在饱和水汽化过程中，经饱和湿蒸汽直至完全成为干饱和蒸汽，所处状态均为饱和状态，因压力不变，所以温度也不变；l 比容、焓、熵：均增加。
注意：由于理想气体很难（或不可能）发生凝结现象，所以永远处于过热状态，因此其定压加热过程中，温度、比容、焓、熵均是增加的增加。
这时理想气体与实际气体区别的具体体现！二、水蒸汽的p-v图和T-s图1.一点、两线、三区、五态如图7-8所示。
图7-8 水蒸汽的p-v图和T-s图l 一点：临界状态（C点）l 两线：饱和液体线、干饱和蒸汽线l 三区：未饱和液体区、饱和湿蒸汽区、过热蒸汽区，如图7-9中I、II、III所示。
其中饱和液体线、干饱和蒸汽线和三相点定压线围成了饱和湿蒸汽区；饱和液体线、三相点定压线和临界点定温线围成了未饱和液体区；干饱和蒸汽线、临界点定温线靠右区域为过热蒸汽区。
需要注意的是：其他区域（蓝色）为气液不分的区域，即流体区域。
l 五态：未饱和液体、饱和液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽图7-9水蒸汽的p-v图和T-s图的“三区”2.饱和水线与饱和蒸汽线l 饱和水线随着压力或温度的升高，比容增大。
l 干饱和蒸汽线随着压力或温度的升高，比容减小。
解释：压力的升高，应使工质比容减小（即密度增大），而温度升高，则会使比容增大。
在压力和温度同时增加时，比容的变化则取决于这两种作用程度谁大谁小。
一般工质所处状态的可压缩性小（如饱和水）则比容增加（温度升高的影响高于压力升高的影响）；而可压缩性大（如干饱和蒸汽）则比容减小（压力升高的影响高于温度升高的影响）3.汽化过程与汽化潜热l 水蒸气定压发生过程各阶段的加热量见图7-10。
水蒸气—定压下水蒸气的生产过程(热工课件)
定压下水蒸气的生产过程
1. 水蒸气的定压生产过程
过冷度：在一定
过热度：在一定压力下，过热蒸汽的温度高于相应压力下的饱和
温度的差值。
过冷度和过热度分别衡量了未饱和水和过热蒸汽远离饱和温度的状
态，差值越大，越远离。
定压下水蒸气的生产过程
2. 水蒸气的p-v图和T-s图
水蒸气定压生产过程
定压下水蒸气的生产过程
1. 水蒸气的定压生产过程
干度：1kg湿蒸汽中所含水蒸气的质量称为湿蒸汽的干度，用x表
示。
x=
+
mvap—湿空气中饱和蒸汽的质量，kg；
mwat—湿空气中饱和蒸汽的质量，kg；
显然，x=0~1，对于饱和水，x=0；对于饱和蒸汽，x=1.
定压下水蒸气的生产过程
2. 水蒸气的p-v图和T-s图
定压下水蒸气的生产过程
2. 水蒸气的p-v图和T-s图
序号
类 型
特
1
一 点
临界点
2
两 线
饱和水线AC、饱和蒸汽线BC
三 区
未饱和水区、湿饱和蒸汽区、
过热蒸汽区
3
4
征
未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、
五种状态
干饱和蒸汽、过热蒸汽
定压下水蒸气的生产过程
定压下水蒸气的生产过程
1. 水蒸气的定压生产过程
工程中所用的水蒸气是在锅炉中定压加热产生的。定压下生产水
蒸气大致可分为三个阶段，五种状态。
三
个
阶
段
预热阶段：未饱和水→饱和水；
五
种
汽化阶段：饱和水→湿蒸汽→饱和蒸汽； 状
态
过热阶段：饱和蒸汽→过热蒸汽
定压下水蒸气的生产过程
第十章水蒸气及蒸汽动力循环
sx (1 x)s xs s x(s s) vx (1 x)v xv v x(v v)
即，如已知湿饱和蒸汽干度x，即可利用饱和水及干饱和蒸汽的状 态参数，求得湿饱和蒸汽的相应状态参数的数值。
三、降低乏汽压力对热效率的影响
设初温T1＝const，初压p1＝const 降 低 乏 汽 的 压 力 p2 → 与 乏 汽 压 力 相 应 的饱和温度也随着降低，放热过程2'-3'要比 原过程2-3有较低的放热温度，即T2‘＜T2。 虽 然 这 时 加 热 过 程 的 起 点 T0 也 降 低 为 T0’， 但它对整个加热过程的平均加热温度影响 很小。 因而，由等效卡诺循环的热效率公式 可 知 ， 降 低 乏 汽 的 压 力 p2， 可 以 提 高 朗 肯 循环的热效率。 乏汽的凝结温度主要取决于自然环境 中冷却介质的温度。当乏汽的凝结温度降 低到28℃时，乏汽的压力相应地降低为 0.0039MPa左右。
朗肯循环热效率分析
循环工质吸热 q1＝h1－h0
工质放热
q2 h2 h3
汽轮机所作轴功 水泵耗功
(ws,T)1-2＝h1－h2
(ws,p )30 h0 h3
循环净功 w0 (ws,T )12 (ws,p )30 (h1 h2 ) (h0 h3 )
朗肯循环热效率
p↑→ts↑，q'↑
定压预热过程的能量转换关系为
q h h0.01 (u u0.01) p(v v0.01)
因v’≈v0.01，所以
q h h0.01 (u u0.01)
热工计算仅需计算Δh及Δu，故可任取某个状态作为计算的零 点。国际水蒸气性质会议规定，水的三相点状态下u＝0。
第七章 水蒸气
三区
五态
注意：超过tc的H2O一般以水蒸气形式存在; 其他物质也有类似的性质；
10
7-3 水蒸气表和焓熵图
在动力循环中，水蒸气不宜利用理想气体性质计算。 水和水蒸气的状态参数可由给出的独立状态参数通过 实际气体状态方程及其他一般关系式计算（通常由计算 机计算）或查图表确定。
一. 水蒸气参数
1. 零点的规定
18
(0.35 0.001 092 5) m3 /kg v v' x 0.933 5 3 v '' v ' (0.374 86 0.001 092 5) m /kg
h h ' x h '' h '
640.35 kJ/kg 0.933 5 2 748.59 640.35 kJ/kg 2 608.4 kJ/kg
19
7-4 水蒸气的基本热力过程
一. 研究概述
基本热力过程：定容、定压、定温和定熵 研究目的：确定初、终态参数；计算过程热量和功量。 研究步骤： 1) 根据初态的两个已知参数查表(图)确定其他参数； 2) 根据过程特性及另一个终态参数确定终态点，进而查 得其他参数； 3) 根据查得的初、终态参数计算过程的功量和热量。 研究工具：表(图)、热力学基本定律(主要是第一定律)
q h h2 h1，u q w w pdv p (v2 v1 )，wt 0
四. 定温过程
q Tds T ( s2 s1 ) w q u wt q h
22
7-4 水蒸气的基本热力过程
五. 定熵过程
如：水蒸气在汽轮机中的膨胀作功过程
解：3.5 MPa的饱和水和饱和蒸汽的参数分别为：
第7章水蒸汽
第七章水蒸汽水蒸汽是人类在热力发动机中最早应用的工质，虽然后来也应用其他的工质，但是由于水蒸汽易于获得，价格低廉、无污染等优点，至今仍然是工业上广泛使用的工质。
水蒸汽在某些条件下可以当做理想气体来处理，例如空气中的水蒸汽，内燃机燃气中的水蒸汽等，由于水蒸气的分压力比较低或者温度较高，当做理想气体来处理不会有太大的偏差，但是大多数情况下我们使用的水蒸汽离液态不远，分子间的作用力和分子本身的体积不可忽略，因此不能当做理想气体来处理。
水蒸汽的热力性质比理想气体复杂的多，不能用简单的公式来计算，在工程计算中，不能单纯的利用数学方法计算，而是采用查取图表的方式来解决，这些图表是理论分析与实验相结合的方法，得出水蒸汽热力性质的复杂公式，由计算结果经过实验验证编制而成的。
本章主要介绍水蒸汽产生的一般原理，水蒸汽参数的确定，水蒸汽图表的结构和应用，计算水蒸汽在热力过程中传递的功和热量。
7．1 水的相变及相图一、饱和温度和饱和压力液体分子和气体分子一样处于紊乱的热运动中，当液体分子处于一个能够承受一定压力的容器中时，随时有液体表面附近的动能较大的分子克服表面张力扩散到上部空间，同时，上部空间的蒸汽分子也会与液面碰撞而回到液面，凝成液体。
这就是气化（蒸发）与液化（凝结）的过程。
气化时，分子带走了液体的能量，液体内分子的平均动能减小，气化速度降低，要维持气化的持续进行，就需要加热来提供热量。
可见，气化速度取决于液体的温度。
液化过程取决于上部蒸汽分子的压力，蒸汽分子越多，蒸汽压力也就越大，与液面碰撞的几率越大。
气化与液化到一定程度时会达到动态平衡，此时的状态称为饱和状态。
上部的蒸汽称为饱和蒸汽，饱和蒸汽的压力称为饱和压力，下部液体称为饱和液体，温度叫做饱和温度。
饱和温度和饱和压力一一对应。
若温度变化，气化速度会发生变化，会达到新的平衡状态。
饱和蒸汽的特点是，在一定容积下，不能再含有更多的蒸汽，如果再有蒸汽加入，就必定有一部分蒸汽凝结，饱和蒸汽致命由此而来。
水蒸气性质
热工基础与应用
第三章
3、过热阶段 t
t 过热蒸汽（气）： t s 的蒸汽（气）
过热度：D t ts
过热蒸气 p
西安交通大学热流中心
热工基础与应用
第三章
（二）改变压力后的过程（ p2 1.0MPa , t02 0.01C ）
相同点：依然经历三个阶段 不同点：t s ↑ 与压力一一对应ts ts ( ps ) , ps ps ( ts )
所以
D t1 ts1 500 303 . 39 196 . 6C
(2)由 p1 9.0MPa, t1 500 ‴，查得(过热蒸气表或h-s图)
h1 3386 kJ/kg, s1 6.66kJ/(kg K)
蒸汽轮机是绝热过程，若可逆则是定熵过程：
2
2
s2 s1 6.66kJ/(kg K)
西安交通大学热流中心
热工基础与应用
第三章
2、汽化阶段 t t s 保持不变
湿饱和蒸气
干饱和蒸气
p
p
饱和蒸汽（气）：t t s 的蒸汽（气）
湿（饱和）蒸汽（气）：饱和蒸汽与饱和水（液）两相共存的状态。
饱和蒸汽（气）的状态参数（除温度、压力外）加上 h 标 “ ″"，如：, s,v 汽化（潜）热：r h h Ts ( s s )
T
C
1
p2
2
s
西安交通大学热流中心
三、蒸气的热力过程
步骤： 1、由已知初态的两个独立参数，在蒸气热力性质图 表上查算出其余各初态参数之值。 2、根据过程特征和终态的一已知参数，由蒸气热力 性质图表查取终态状态参数值。 3、由查算得到的初、终态参数，应用热力学第一、 q 第二定律的基本方程计算出： 、w(wt )、h、u、sg
第3节(五) 水蒸气.
va v ' vx v" v
s 0 s ' sx s" s
s
p
三个阶段
a b c d e
T
e b c d
Ts
a v
1）定压预热阶段a-b：未饱和水→饱和水。 tS 比液体热： ql c p dt h ho 面积 absso a 0 2）定压汽化阶段b-c-d：饱和水→干饱和蒸汽，既是定压又 1kg饱和水→干饱和水蒸 是定温的相变加热过程。 气所需的热量称为比汽化 r h"h' 面积bds s b 比汽化潜热： 潜热。 3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽→过热蒸汽。 t c p dt h h 面积dessd 比过热量： qsup tS 将0℃的水加热变为过热水蒸气所需的热量，等于液体热、 汽化潜热与过热热量三者之和。整个水蒸气定压发生过程及 各个阶段中的加热量，均可用水和水蒸气的焓值变化来计算。
v v ''
p
a
b
T
c
b c
d
e
e
a
b c
d
e a
d
v
s
p
五个状态
a b c d e v
T
e b c d
Ts
a
未饱和水（过冷水）：a～b，t<ts 过冷度t=ts-t。p、T 是独立的状态参数。 饱和水：b， t =ts ，p、T 不是独立的状态参数。 干饱和蒸汽：d，t=ts ，p、T 不是独立的状态参数。 湿蒸汽：c，饱和水和饱和蒸汽的混合物 t = ts ， p、T 不是独立的状态参数。 干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。 u x xu 1 xu 过热蒸汽：e，t>ts , v x xv 1 xv 过热度t=t-ts , p、T s x xs 1 xs hx xh 1 x h’ 是独立的状态参数。
水蒸气
w12 p1 (v2 v1 )
p1 2 t2
x=1
1
x1
s
三、定温过程 T1=T2,于是可得： q12 T1 (s2 s1 )
w12 q12 u1,2 T1 (s2 s1 ) [(h2 h1 ) ( p2v2 p1v1 )]
四、定熵过程 s1=s2,于是可得： q12 0
容器中装有1kg水 p 1atm ta 0C va 0.001 m3 kg
0℃
t=ts
t>ts
t=ts
t=ts
ts 100 C
va 0.001
v 0.001043
a
b
p
a bc d e
v'vx v"
c
T
a
v 1.6949
d
v v ''
e
e bc d
v
s
p
五个状态 T
主题2:水蒸气h-s图
定温线—饱和区内与定压线重 合；在过热区与定压线自上界 线处分开后逐渐趋于平坦。即 p↓→蒸汽性质趋近理想气体。
定容线—走向与定压线相同， 但比定压线稍陡(图中虚线)。
定干度线—一组干度等于常数的曲线。 x<0.5的区域图线过密，工程中也不经常使用这部
分数据，所以通常所用的h-s图线中不包括这一区域。
e
a bc d e
Ts b c d
a
v
va v' vx v" v
s0 s' sx s" s
s
未饱和水（过冷水）：a～b，t<ts 过冷度t=ts-t。p、T
是独立的状态参数。
饱和水：b， t =ts ，p、T 不是独立的状态参数。
工程热力学-ch7 水蒸气
第7章 水蒸气
第四节
水蒸气的基本过程
第7章 水蒸气
• 水蒸汽基本过程
定容、定压、定温及定熵四种 求解任务 与解理想气体的过程一样，要求：
1、初态和终态的参数； 2、过程中的热量和功。
第7章 水蒸气
利用图表分析、计算水蒸气的步骤： 1、根据初态的两个已知参数，从表或图中
查得其他参数。 2、根据过程特征及一个终态参数确定终态，
二、水蒸气表 水蒸气表
• 饱和水及干饱和蒸气表 • 未饱和水及过热蒸气表
查表
判断工质所处的状态 查相应的表或进行相应的计算
第7章 水蒸气
• 情况一：已知（p,t）
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 ts ( p) t ts ( p) t ts ( p)
• 预热阶段 • 汽化阶段 • 过热阶段
第7章 水蒸气
水蒸气定压发生过程图
预热
蒸发
过热
第7章 水蒸气
• 预热阶段
状态及状态参数： 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
第7章 水蒸气
• 汽化阶段
在湿蒸气区干度及其它参数的的计算：
x y y y y
v v x(v v) s s x(s s) h h x(h h)
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'
u0 0 kJ / kg s0 0 kJ /(kg K ) Q v0 0.00100021 m3 / kg h0 u0 p0v0 0 kJ / kg
水蒸气的定压产生过程
水蒸气
第二节 水蒸气的定压产生过程
李 涛
知识回顾
1、什么是饱和状态？
2、水与水蒸气相变的方法？
第二节
水蒸气的定压产生过程
p
p
一、水蒸汽的定压产生过程
p
v0 未饱和水
p
p
v'
饱和水
vx
v''
v
过热蒸汽
湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽
t<ts
t=ts
预热阶段
t=ts
汽化阶段
t=ts
t>ts
过热阶段
水蒸汽的定压产生过程
湿蒸汽的干度和湿度
干度x：湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。
mV 湿蒸汽中干蒸汽的质量 x 湿蒸汽总质量 mV mW
湿度y：湿蒸汽中饱和水所占的质量百分比。
mv
mW
mW 湿蒸汽中饱和水的质量 y 湿蒸汽总质量 mV mW
显然： x+y=1
饱和水的x=0;干蒸汽的x=1；湿蒸气0<x<1;
汽轮机的排气干度一般为0.86-0.88.
3、过热阶段
干饱和蒸汽
p 定值 t ts v s h
ts t v v s s h h
过热蒸汽
p 定值 t v s h
过热度： D = t - ts
这个阶段所需的热量称为过热热: qs=h-h" 过热度：D=t-ts
水蒸汽的定压产生过程参数变化特点
未饱和水 饱和水
湿蒸汽
干蒸汽
过热蒸汽
t < ts v 0< v’ h0 < h’ s0 < s’
t = ts
t = ts
工程热力学五水蒸气和湿空气
二.水蒸汽的定压发生过程
工程热力学五水蒸气和湿空气
工程热力学五水蒸气和湿空气
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。
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’。
§1 水蒸汽的定压发生过程 一.水蒸汽的ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ图
二.水蒸汽的定压发生过程
工程热力学五水蒸气和湿空气
一.水蒸汽的ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ图
工程热力学五水蒸气和湿空气
１一点、两线、三区、五态
一点：临界状态（Critical State）
处于临界状态时饱和液体和干饱和蒸汽 不分而处于同一状态，并有确定的状态参 数值。
例题１ 确定ｔ=263℃时水的饱和压力 ps。
〔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
工程热力学五水蒸气和湿空气
⑵按压力排列的饱和水与饱和蒸汽表(P376)
工程热力学五水蒸气和湿空气
⑶未饱和水与过热蒸汽表(P382)
工程热力学五水蒸气和湿空气
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 表中给出的ｈ，ｓ值是相对值，即 ｈ＝△ｈ＝ｈ－ｈ0，ｓ＝△ｓ＝ｓ－ｓ0
ux hx pxvx
08机械热力学第07章 水蒸汽
ts
c p ≈ 4.1868kJ /(kg K )定值 ql = 4.1868t s h ′ = h0′ + ql = 4.1868ts
s = ∫ cp
Ttp T
dT T = c p ln T Ttp
不太大时， 注： p不太大时，水定压比热为定值 cp=4.1868kJ/kg 不太大时 p较大时，cp变化较大，h0也不为零，要查表。 较大时， 变化较大， 也不为零，要查表。 较大时
p 饱和蒸气 饱和液体 ts
ps=1.01325bar 青藏 ps=0.6bar 高压锅 ps=1.6bar
Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃ Ts=113.32 ℃
三、水的三相点
1. 三相点：固态、液态、汽态三相平衡共存的状态
对水：p tp = 611.659Pa t tp = 0.01。 ； C v tp ’ 0.000 100 21 m3 / kg (液态水) = 很低 1atm = 101 325Pa
液化速度时， 饱和状态。 当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡——饱和状态。 饱和液体：处于饱和状态的液体； 饱和液体：处于饱和状态的液体； 饱和蒸汽：处于饱和状态的蒸汽； 饱和蒸汽：处于饱和状态的蒸汽； 饱和温度：饱和状态时的温度， 饱和温度：饱和状态时的温度，Ts或ts； 饱和压力：饱和状态时的压力， 饱和压力：饱和状态时的压力，ps (蒸汽压力与密度为对应温度下的最大值 蒸汽压力与密度为对应温度下的最大值) 蒸汽压力与密度为对应温度下的最大值 注：Ts Ps 或 Ts=f(ps), 它们不独立
锅炉、 锅炉、换热器 q = ∆h wt = 0 例：锅炉中，水从30℃ ， 锅炉中，水从 ℃ 4MPa, 定压加热到 定压加热到450 ℃ ts(4MPa)=250.33℃ ℃ q = h2-h1 p
水蒸气相变及定压产生过程ppt课件
一般情况下，水蒸气的性质与理想气体差别 很大 ,为了便于工程计算，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 的状态参数列成表或绘成线算图。
饱和水与饱和蒸气表
分为以温度为序（附录表5）和以压力为序 （表6）两种。
11
12
未饱和水与过热蒸气表（附录表7）
pv p
M r,a M r,v
28.97 10.954 pv p
27
湿空气的气体常数
Rg
R Mv
287 1 0.378
pv
J/(kg K)
湿空气的密度:每立方米湿空p 气所具有的质量。
ma mv V
a
v
pa Rg,aT
pv Rg,vT
p Rg,a T
32
在焓-湿图中湿空气的加热过程如1－2所示。
加热后的湿空气送入 干燥室吸收被干燥物料的 水份。如果忽略干燥室与 外界的热量交换，物料中 水份蒸发所吸收的潜热完 全来自湿空气，因此物料 干燥过程对湿空气来说是 绝热加湿过程，湿空气的
含湿量d 和相对湿度 增
加，其焓值基本不变，如 2－3所示。
33
2. 冷却去湿过程
x mv mw mv
mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量 mw-湿蒸气中饱和水的质量 9
水的定压加热过程在p-v图和T-s图上的表示：
临界状态
水的临界状态
pcr 22.064 MPa
tcr 373.99 ℃
vcr
0.003106 m3/kg
临界点 饱和蒸汽线 饱和水线
10
水在临界压力或高于临界压力下定压加热 到临界温度时，不存在汽液分界线和汽液共存 的汽化过程，再加热就直接成为过热蒸汽。
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理论课教案教案编号
编写教师
审核教师审核日期年月日
教学班级
教学日期2015年月日
课程名称热工理论及应用
课题：第三章水蒸气
3-1水蒸气的定压产生过程
教学目标：1．掌握饱和状态参数特征；
2. 掌握定压下水蒸气生产过程
教学重点：水蒸气定压产生过程
教学难点：水蒸气在p-v t-s图表示
教学方法：讲授法、练习法
其它说明：
时间分配教学组织1分钟小结与作业5分钟引入新课4分钟分钟讲解新课80分钟分钟
课后记事
教学内容
教学方法 [复习引入]
略。
[讲解新课]
第三章 水蒸气 §3-1水蒸气定压产生过程
一、水蒸气的饱和状态 1.汽化和液化
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。
2.饱和状态
当汽化速度=凝结速度时，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。
二、水蒸气定压产生过程 1.产生过程 1）预热阶段 2）汽化阶段
干度：定义：湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用x 表示。
3）过热阶段
三、水蒸气p-v t-s 图
两
线、三区、五态、一点的含义
讲授
液
汽汽
m m m x +=
四、水蒸气参数变化对热力设备的影响[小结与作业]
1．水蒸气定压产生过程及p-v t-s图；2．.作业：3-2、3-3。