水蒸汽和湿空气(教学课堂)
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水蒸气与湿空气
第七节 湿空气的典型过程
一、空气调节装置的工作概况
图9-15 空气调节装置示意图
第七节 湿空气的典型过程
二、湿空气的几种典型过程 1.绝热混合过程
图9-16 确定混合后湿空气的状态
第七节 湿空气的典型过程
0.001(ma1+ma2)d3=0.001ma1d1+0.001ma2d2
第七节 湿空气的典型过程
2.汽化阶段
第二节 水的定压加热汽化过程
3.过热阶段
第二节 水的定压加热汽化过程
解：1)因t=150℃>ts=99.63℃，故该蒸汽处于过热蒸汽状态。过热度D=t-ts=(99.64)℃=50.37℃。 2)10kg工质中既含有蒸汽又含有水，即处于汽、水共存状态，故为湿蒸汽状态，其温度必为饱和温度ts=99.63℃。
第七节 湿空气的典型过程
2.加热过程
Cycle Diagram
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第五节 湿空气的基本概念
解：1)由饱和水蒸气表查得21℃时水蒸气的饱和压力为ps=0.024 896×105Pa，故水蒸气分压力为
2)由式(9-21)得含湿量为
第五节 湿空气的基本概念
第六节 湿空气的参数与h-d图
一、湿空气的焓
第六节 湿空气的参数与h-d图
二、湿空气的其他参数
三、湿空气的h-d图
第三节 水蒸气的表和图
二、水蒸气的h-s图
第三节 水蒸气的表和图
由于水蒸气表是不连续的，在求表列间隔中的数据时，必须使用内插法。因此，根据分析计算和研究的实际需要，可以用状态参数坐标图绘制水蒸气的各种热力性质图。如前述p⁃v图和T⁃s图，这两种图在分析过程中是有其特点的。但在工程上常常需要计算功量和热量，这在p⁃v图和T⁃s图上就需要计算过程曲线下的面积，而面积的计算，特别是不规则曲线包围的面积的计算，极不方便。如能在一种图上以线段精确地表示热量及功量的数值，则对于热功计算可以提供极大的方便，而h⁃s图就具有这种作用。因定压下的加热量（或放热量）等于焓差，即qp=h2-h1，而绝热膨胀的焓降等于技术功，即wt=h2-h1，故如在以焓为纵坐标、熵为横坐标的h⁃s图上，精确地画出标有数据的定温、定压线等，则用它作热工方面的数值计算是非常方便的。
一、空气调节装置的工作概况
图9-15 空气调节装置示意图
第七节 湿空气的典型过程
二、湿空气的几种典型过程 1.绝热混合过程
图9-16 确定混合后湿空气的状态
第七节 湿空气的典型过程
0.001(ma1+ma2)d3=0.001ma1d1+0.001ma2d2
第七节 湿空气的典型过程
2.汽化阶段
第二节 水的定压加热汽化过程
3.过热阶段
第二节 水的定压加热汽化过程
解：1)因t=150℃>ts=99.63℃，故该蒸汽处于过热蒸汽状态。过热度D=t-ts=(99.64)℃=50.37℃。 2)10kg工质中既含有蒸汽又含有水，即处于汽、水共存状态，故为湿蒸汽状态，其温度必为饱和温度ts=99.63℃。
第七节 湿空气的典型过程
2.加热过程
Cycle Diagram
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第五节 湿空气的基本概念
解：1)由饱和水蒸气表查得21℃时水蒸气的饱和压力为ps=0.024 896×105Pa，故水蒸气分压力为
2)由式(9-21)得含湿量为
第五节 湿空气的基本概念
第六节 湿空气的参数与h-d图
一、湿空气的焓
第六节 湿空气的参数与h-d图
二、湿空气的其他参数
三、湿空气的h-d图
第三节 水蒸气的表和图
二、水蒸气的h-s图
第三节 水蒸气的表和图
由于水蒸气表是不连续的，在求表列间隔中的数据时，必须使用内插法。因此，根据分析计算和研究的实际需要，可以用状态参数坐标图绘制水蒸气的各种热力性质图。如前述p⁃v图和T⁃s图，这两种图在分析过程中是有其特点的。但在工程上常常需要计算功量和热量，这在p⁃v图和T⁃s图上就需要计算过程曲线下的面积，而面积的计算，特别是不规则曲线包围的面积的计算，极不方便。如能在一种图上以线段精确地表示热量及功量的数值，则对于热功计算可以提供极大的方便，而h⁃s图就具有这种作用。因定压下的加热量（或放热量）等于焓差，即qp=h2-h1，而绝热膨胀的焓降等于技术功，即wt=h2-h1，故如在以焓为纵坐标、熵为横坐标的h⁃s图上，精确地画出标有数据的定温、定压线等，则用它作热工方面的数值计算是非常方便的。
流体力学第九章 水蒸气与湿空气
第二节 水的定压加热汽化过程
3.过热阶段
第二节 水的定压加热汽化过程
解：1)因t=150℃>ts=99.63℃，故该蒸汽处于过热蒸汽状态。过热 度D=t-ts=(99.64)℃=50.37℃。 2)10kg工质中既含有蒸汽又含有水，即处于汽、水共存状态，故为 湿蒸汽状态，其温度必为饱和温度ts=99.63℃。
第三节 水蒸气的表和图
一、水蒸气表及其状态的确定 由于工程计算中往往不需要确定水蒸气u、h、s的绝对值，只需要 确定它们的变化量。因此，可任意选择一个基准点。按国际水蒸 气会议的规定，水蒸气热力性质表和图是以处于三相点的液相水 为基准点编制的。水的三相点参数为p=611．2Pa，v=0．001 000 2 2m3/kg，T=273．16K。在此状态液相水的热力学能和熵被规定为 零，而焓值为h′0．01=u′0．01+pv=，工程上视其为零。 (1)饱和水与饱和蒸汽表 为了使用方便，饱和水与饱和水蒸气表 有两种编排形式，即以温度为变数排列和以压力为变数排列，见 附录A-1和附录A-2。 (2)未饱和水与过热蒸汽表 未饱和水与过热蒸汽的参数并列在同 一表中，见附录A-3。
图9-1 饱和状态
第二节 水的定压加热汽化过程
一、水的定压加热汽化过程分析 工程上所用的水蒸气通常是由水在锅炉内定压沸腾产生的。为了 方便说明，假设水是在气缸内进行定压加热，气缸活塞上加载不 同的重物，可使水处于各种不同的压力下。 1.预热阶段
第二节 水的定压加热汽化过程
温度低于相应压力p下的饱和温度的水称为过冷水（或称未饱和 水），如图9⁃2中（1）所示，其温度与相应压力p下的饱和温度的 差值称为过冷度Δtw，即Δtw=ts-t。过冷度反映了过冷水距离饱和状 态的远近。对过冷水加热，水温逐渐升高，水的比体积v稍有增大， 焓h增大，熵s增大。当水温达到压力p所对应的饱和温度ts时，这 时水将开始沸腾，称为饱和水，其参数分别为p、tS、v′、h′、s′,如 图9⁃2中（2）所示。水在定压下从未饱和状态加热至饱和状态的 过程称为预热阶段，相当于锅炉中预热器内水的定压预热过程。
三年级科学下册 水和水汽教案 教科版
三年级科学下册水和水汽教案教科版三年级科学下册水和水汽教案教学目标- 认识水的重要性和特性- 了解水的三态及其转化过程- 掌握水与物体的热传导规律教学准备- 教科版三年级科学下册《水和水汽》教材- PPT演示文稿- 水的三态实物样本：水、冰、水蒸气- 相应的实验器材- 学生实验报告表格教学过程1. 导入 (5分钟)- 向学生引入今天的主题，让他们知道将研究有关水和水汽的知识。
- 提问：你们每天都接触到水吗？你们认为水在生活中有哪些作用？2. 水的重要性和特性 (10分钟)- 使用PPT演示水的特性，如透明、无味、浸透性等。
- 引导学生思考水的重要性，如饮水、洗涤、灌溉等方面的应用。
3. 水的三态及转化 (20分钟)- 向学生展示水、冰和水蒸气的实物样本，让他们观察和描绘不同态的特征。
- 通过互动讨论，引导学生了解水的三态及其转化过程，如蒸发、凝固、熔化等。
- 进行简单的实验，如将冰块加热观察其熔化过程，或将水加热观察其沸腾过程。
4. 水的热传导规律 (15分钟)- 介绍热传导的概念，即热量从高温物体传递到低温物体的过程。
- 通过实验演示，让学生观察不同材料的热传导性能，如金属和塑料的比较。
- 引导学生总结水的热传导规律，即水是一个较好的热传导介质。
5. 实验报告和讨论 (10分钟)- 让学生进行简单的实验，如用吹风机加热水观察水的变化。
- 学生根据实验结果填写实验报告表格。
- 分组进行讨论，互相分享实验结果和体会。
6. 小结 (5分钟)- 总结今天的研究内容，强调水的重要性、三态及其转化过程以及水的热传导规律。
- 鼓励学生继续观察和思考水在日常生活中的应用和变化。
教学延伸- 鼓励学生自行寻找更多关于水和水汽的知识，并进行简单的科学实验。
- 带领学生参观实验室、自然资源博物馆等相关场所，拓宽他们对水科学的认识。
教学评估- 观察学生的参与程度和讨论表现。
- 评价学生的实验报告是否详细、准确，是否能正确归纳实验结果。
第七章水蒸气及湿空气
例5-4 水蒸气由压力p11MPa，温度t1300℃，可逆绝 热膨胀至0.1MPa，试求1kg水蒸气所作的膨胀功和技术功。 （分别用h-s图和水蒸气表计算）
解：（1）用h-s图计算 在h-s图上，由p11MPa的定压
线与t1300℃的定温线相交得点1，查得
h13050kJ/kg，v10.26m3/kg
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’’
s < s’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’ s > s’’
故第一种情况为未饱和水状态。查附表，当p0.1MPa， t50℃时用线性插值法求得未饱和水的其它参数为
v0.00101245m3/kg， h209.405kJ/kg，
s0.70175kJ/（kgK）， uhpv209.4050.11030.00101245209.304（kJ/kg）
（2）查附表，p0.5MPa，ts151.867℃，而t＞ts，故第 二种情况为过热水蒸气状态。查附表，当p0.5MPa，t200℃ 时，过热水蒸气的其它参数为 v0.42487m3/kg，h2854.9kJ/kg，s7.0585kJ/（kgK），
未饱和水与过热蒸汽表（附表3） 参数右上角加“”表示
湿蒸汽参数的确定: 注意粗黑线
饱和液体参数，加“” 表示饱和蒸汽参数
pps，tts
vx (1 x)v xv v x(v v)
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
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
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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
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三年级科学下册 H2O和水蒸气教案 教科版
三年级科学下册 H2O和水蒸气教案教科
版
引言
本次教案是为三年级学生设计的科学课教案，主题为H2O和
水蒸气。
通过这堂课的研究，学生将了解水的基本概念、形态和水
蒸气的特点。
教案分为以下几个部分：导入活动、知识讲解、实验
演示、小组讨论和总结。
导入活动
1. 引导学生回忆日常生活中水的常见用途，例如喝水、洗衣服、洗碗等。
2. 呈现一张描绘自然景观的图片，引导学生思考其中存在的水
的形态。
3. 提出问题：“水是什么？”引导学生思考并做出回答。
知识讲解
1. 介绍水的基本概念：水是一种常见的液体，透明、无味、无色。
2. 介绍水的三种形态：液态、固态和气态。
分别用简单的实例让学生理解。
3. 重点讲解水蒸气的特点：是水在加热后变成的气体形态，无颜色，无固定形状，可以升空。
实验演示
进行以下实验演示，让学生亲自观察和体验水蒸气的形成：
1. 准备一个锅和一碗水，将水倒入锅中，加热。
2. 在锅上方放一个凉盘或凉碟，观察并描述凉盘上是否有水珠滴落。
小组讨论
分小组进行讨论并回答以下问题：
1. 你在实验演示中观察到了什么？
2. 为什么锅里的水加热后会有水蒸气生成？
3. 水蒸气与水的哪些特点不同？
总结
让学生回顾本堂课的重点内容，并以自己的话总结一下学到的知识。
可以进行小组展示或全班分享。
以上是三年级科学下册H2O和水蒸气教案教科版的内容安排，希望将这些知识传授给学生，让他们掌握水的基本概念和水蒸气的
特点。
第二章湿空气与水蒸气
2.1.3 空气中的水蒸气及其影响
水蒸气按质量比约占0.01%~0.4% 空气中水蒸气的来源 影响空气水蒸气量的因素 空气中水蒸气量的变化对空气的干燥和 潮湿程度产生的重要影响
空气中水蒸气的来源：
水源（海洋、湖泊、江河……） 影响空气水蒸气量的因素： 自然环境、气象条件、湿源（如餐厅中的 西餐厅与火锅城……） 空气中水蒸气量的变化对空气的干燥和 潮湿程度产生的重要影响 人体舒适感、产品质量、生产工艺过程、 设备锈蚀、空调处理的能耗
2.2.2 焓湿图的应用
2.2.2.1 确定空气的状态及查找参数
知三（含大气压力B在内的独立参数），可得全部。
2.2.2.2 表示空气状态变化过程
(1) 加热过程
A—B: △t>0, △i>0, △d=0 处理设备：(电)空气加热器
(2) 冷却过程
干冷A—C: △t<0, △i<0, △d=0
处理设备：表面式冷却器，喷水室 湿冷A—C”: △t<0, △i<0, △d<0 处理设备：表面式冷却器，喷水室
2.2.2.3 确定两种不同状态空气混合后的状态点
i B - iC iC - iA 可写成 dB - dC dC - dA
iA - iC iC - iB dA - dC dC - dB
混合点C就在AB连线上 且有：
iB - iC d B - dC G A iC - iA dC - d A G B
绝对压力＝当地大气压力＋工作压力 注意：绝对压力才是空气的状态参数
2、 水蒸气分压力
水蒸气分压力：空气中的水蒸气单独占有
空气的体积，并具有与空气相同的温度时 所具有的压力，通常用 pq 表示，单位为 Pa。 干空气分压力：空气中的干空气单独占有 空气的体积，并具有与空气相同的温度时 所具有的压力，通常用 pg 表示，单位为 Pa。 B pg pq 根据道尔顿分压力定律：
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第五章 水蒸气的性质 与热力过程
1
基本知识点 水蒸气的产生过程、水蒸气状态参数 的确定、水蒸气图表的结构和应用、水 蒸气在热力过程中功量和热量的计算。
本章重点： 工业上水蒸气的定压生成过程，学会使用水 蒸气热力学性质的图表，并能熟练的运用于
各种热力过程的计算。
2
特选课堂
水蒸气是实际气体!
水蒸气 在空气中含量极小，当作理想气体
ts
t>ts
13
特选课堂
一点，二线，三区，五态
p
T
pc
a3 b3
C p pc c3 d3 e3 T Tc
Tc
a2 b2 c2 d2 e2
Tc
a1b1
c1
A
d1
e1
B
A a1 a2a3
p pc pc
C
T e3e2
Tc
b3 b2 b1
cc32d3d2 c1
d1
e1 B
v
s
14
特选课堂
一点：临界点 二线：上界线、下界线 三区：过冷水区、湿蒸汽区、过热蒸气区 五态：未饱和水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、
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
3
特选课堂
§5-1 水蒸气的饱和状态
一、汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
蒸发：汽液表面上的汽化
不高时，对0.01℃时水，也可取h0.01≈0。
11
水的定压汽化过程中，1kg饱和水汽化成为干饱和水蒸特选气课堂所需的 热量称为汽化潜热L。
汽化过程的压力越高，汽化潜热的数值越小。在临界压力下，汽 化潜热为零。
定压汽化过程中的热量转换关系为
L h h (u u) p(v v)
定义：内汽化潜热 L— 汽化潜热中转变为热力学 能的部分；外汽化潜热 —L用 于对外作功的部 分。则有
沸腾：表面和液体内部同时发生的剧烈汽化现象
(气体和液体均处在饱和状态下)
4
二者的异同：
特选课堂
不同：蒸发在任何温度下都能进行，而沸腾 必须在一定的沸点才能发生；蒸发速度慢， 沸腾汽化快。
相同：从微观角度讲，二者都是动能较大的 液体分子克服了表面张力的作用飞入上面 汽相空间的过程。
5
特选课堂
二、液化（凝结） 物质又气态转变为液态的过程。
特点：1. 凝结是气相空间的蒸汽分子相互碰 撞或碰撞回到液面凝结成液体的过程。
2. 凝结速度与气相空间的蒸汽压力有关。压 力越大，汽体分子密度越大，碰撞几率越 高，凝结速度越快。
6
三、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
放掉一些水，Ts不变， ps？
Ts
ps
ps=1.01325bar
青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃
Ts=113.32 ℃
特选课堂
7
特选课堂
§5-1 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’’
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加
h '' h ' 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度 t过冷 ts t 过冷水
过热蒸汽 过热度 t过热 t ts
10
二、水蒸气发生过程中的能量关系特选课堂
水蒸气定压发生过程的三个阶段：
①水的预热过程—未饱和水(0.01℃)→饱和水(ts)； ②水的汽化过程—饱和水(ts)→干饱和水蒸气(ts)； ③水蒸气的过热过程—饱和水蒸气（ts）→过热水蒸气(t)。
定。
由于饱和区内的湿饱和蒸汽的温度ts与压力ps具有一定的函数
关系，所以两者只能作为一个独立参数。要确定湿饱和蒸汽的状 态，还须另一个独立参数，一般采用“干度”作为参数，但也可 以是其它的状态参数，如焓、熵、比体积中的任何一个。
其间为汽液混合的湿饱和蒸汽。 d-e—ts干饱和水蒸汽→ t过
热水蒸汽。t↑，v↑。过热度D= t-
ts
9
特选课堂
水蒸气定压发生过程说明
(1) Q U W U pdV
U pV U ( pV ) H
(2) S Sf Sg 0
只有熵加热时永远增加
(3) 理想气体 h f (T )
h t;h’’ h = h’’ h > h’’
s < s’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’ s > s’’
水预热
汽化
过热
8
一、水蒸气的定压发生过程
特选课堂
0.01℃ ts
ts
ts
a-b—0.01℃未饱和水→ts饱 和水。t↑，v↑。
b-d—ts饱和水→ ts干饱和水 t>ts 蒸汽。v↑， t和p均不变。
2、饱和水和干饱和蒸汽 确定p或T
3、湿饱和蒸汽 除p或T外，其它参数与两相比例有关
17
特选课堂
饱和状态—饱和区内，饱和水和饱和水蒸气共存的平衡状态。 在饱和状态下，饱和水与饱和水蒸气的平衡是动态的平衡。 饱和温度与饱和压力之间有确定的对应关系。压力越高，饱
和温度也越高。如，p＝0.0108kPa时，ts＝0℃；当p＝101.325 kPa 时， ts＝100 ℃ 。 ts和ps之间的关系，由实验或经验公式确
L L L
定压过热过程中所需的热量称为过热热量q。按能量转换关系，
有
q h h
显然，将0.01℃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。而且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。12
特选课堂
三、水蒸气的p-v图和T-s图
干饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态
15
特选课堂
§5-2 水蒸气状态参数
水蒸气的热力性质比较复杂，用水蒸气状态方程 式计算比较困难。水蒸气的热力性质表和相应的图线， 提供了计算所需的各种状态下水蒸气参数的详尽数据。
16
特选课堂
一、水蒸气状态参数确定的原则
1、未饱和水及过热蒸汽 确定任意两个独立参数，如：p、T
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
p↑→ts↑，q'↑
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。
一般情况下，对温度为0.01℃时不同压力的水，取u0.01≈0。压力
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基本知识点 水蒸气的产生过程、水蒸气状态参数 的确定、水蒸气图表的结构和应用、水 蒸气在热力过程中功量和热量的计算。
本章重点： 工业上水蒸气的定压生成过程，学会使用水 蒸气热力学性质的图表，并能熟练的运用于
各种热力过程的计算。
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水蒸气是实际气体!
水蒸气 在空气中含量极小，当作理想气体
ts
t>ts
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一点，二线，三区，五态
p
T
pc
a3 b3
C p pc c3 d3 e3 T Tc
Tc
a2 b2 c2 d2 e2
Tc
a1b1
c1
A
d1
e1
B
A a1 a2a3
p pc pc
C
T e3e2
Tc
b3 b2 b1
cc32d3d2 c1
d1
e1 B
v
s
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一点：临界点 二线：上界线、下界线 三区：过冷水区、湿蒸汽区、过热蒸气区 五态：未饱和水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、
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
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§5-1 水蒸气的饱和状态
一、汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
蒸发：汽液表面上的汽化
不高时，对0.01℃时水，也可取h0.01≈0。
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水的定压汽化过程中，1kg饱和水汽化成为干饱和水蒸特选气课堂所需的 热量称为汽化潜热L。
汽化过程的压力越高，汽化潜热的数值越小。在临界压力下，汽 化潜热为零。
定压汽化过程中的热量转换关系为
L h h (u u) p(v v)
定义：内汽化潜热 L— 汽化潜热中转变为热力学 能的部分；外汽化潜热 —L用 于对外作功的部 分。则有
沸腾：表面和液体内部同时发生的剧烈汽化现象
(气体和液体均处在饱和状态下)
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二者的异同：
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不同：蒸发在任何温度下都能进行，而沸腾 必须在一定的沸点才能发生；蒸发速度慢， 沸腾汽化快。
相同：从微观角度讲，二者都是动能较大的 液体分子克服了表面张力的作用飞入上面 汽相空间的过程。
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二、液化（凝结） 物质又气态转变为液态的过程。
特点：1. 凝结是气相空间的蒸汽分子相互碰 撞或碰撞回到液面凝结成液体的过程。
2. 凝结速度与气相空间的蒸汽压力有关。压 力越大，汽体分子密度越大，碰撞几率越 高，凝结速度越快。
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三、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
放掉一些水，Ts不变， ps？
Ts
ps
ps=1.01325bar
青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃
Ts=113.32 ℃
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§5-1 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’’
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加
h '' h ' 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度 t过冷 ts t 过冷水
过热蒸汽 过热度 t过热 t ts
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二、水蒸气发生过程中的能量关系特选课堂
水蒸气定压发生过程的三个阶段：
①水的预热过程—未饱和水(0.01℃)→饱和水(ts)； ②水的汽化过程—饱和水(ts)→干饱和水蒸气(ts)； ③水蒸气的过热过程—饱和水蒸气（ts）→过热水蒸气(t)。
定。
由于饱和区内的湿饱和蒸汽的温度ts与压力ps具有一定的函数
关系，所以两者只能作为一个独立参数。要确定湿饱和蒸汽的状 态，还须另一个独立参数，一般采用“干度”作为参数，但也可 以是其它的状态参数，如焓、熵、比体积中的任何一个。
其间为汽液混合的湿饱和蒸汽。 d-e—ts干饱和水蒸汽→ t过
热水蒸汽。t↑，v↑。过热度D= t-
ts
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水蒸气定压发生过程说明
(1) Q U W U pdV
U pV U ( pV ) H
(2) S Sf Sg 0
只有熵加热时永远增加
(3) 理想气体 h f (T )
h t;h’’ h = h’’ h > h’’
s < s’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’ s > s’’
水预热
汽化
过热
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一、水蒸气的定压发生过程
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0.01℃ ts
ts
ts
a-b—0.01℃未饱和水→ts饱 和水。t↑，v↑。
b-d—ts饱和水→ ts干饱和水 t>ts 蒸汽。v↑， t和p均不变。
2、饱和水和干饱和蒸汽 确定p或T
3、湿饱和蒸汽 除p或T外，其它参数与两相比例有关
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饱和状态—饱和区内，饱和水和饱和水蒸气共存的平衡状态。 在饱和状态下，饱和水与饱和水蒸气的平衡是动态的平衡。 饱和温度与饱和压力之间有确定的对应关系。压力越高，饱
和温度也越高。如，p＝0.0108kPa时，ts＝0℃；当p＝101.325 kPa 时， ts＝100 ℃ 。 ts和ps之间的关系，由实验或经验公式确
L L L
定压过热过程中所需的热量称为过热热量q。按能量转换关系，
有
q h h
显然，将0.01℃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。而且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。12
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三、水蒸气的p-v图和T-s图
干饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态
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§5-2 水蒸气状态参数
水蒸气的热力性质比较复杂，用水蒸气状态方程 式计算比较困难。水蒸气的热力性质表和相应的图线， 提供了计算所需的各种状态下水蒸气参数的详尽数据。
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一、水蒸气状态参数确定的原则
1、未饱和水及过热蒸汽 确定任意两个独立参数，如：p、T
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
p↑→ts↑，q'↑
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。
一般情况下，对温度为0.01℃时不同压力的水，取u0.01≈0。压力