第七章水蒸气及湿空气

如水蒸气在热电厂和 空调工程中的 应用
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。
• 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、掌握水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查 出水蒸气状态参数。
§7.1 水蒸气的产生
• 一、基本概念 • 二、水蒸气的产生过程 • 三、水蒸气的p-v图，T-s图 • 四、水蒸气热力性质图表
一、基 本 概 念
1. 汽化
蒸发
物质由液态转变为气态的现象称为汽化。 蒸汽是由液体汽化而产生的。 如湿衣服的晾
干
在任何温度条件下发生在液体表面的汽化
过程。温度越高，蒸发表面积越大，蒸发
ts t
(v, h, s)
p t>ts v
e
过热蒸气
过热度
t ts
预热阶段
汽化阶段
过热阶段
汽化潜热 r h h J/kg
凝结潜热
同工质同温度下
三、水蒸气定压发生过程的p-v图和T-s图上
水的临界状态
pc22.064MPa tc373.99℃
vc0.003106m3/kg
一点 二线 三区 五态
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。
基本概念
4. 干度
——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。表示式为
饱和液体和饱和 蒸汽的混合物
x mv mv mw
mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量
mw-湿蒸气中饱和水的质量
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’’
如水蒸汽冷凝为水
液态物质 (吸热)汽化 (放热)凝结
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。
基本概念
3. 饱和状态
——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。
在饱和状态下,有:
饱和压力ps
饱和温度ts ps f (ts )
越强烈。
液体开始沸腾的温度
沸腾
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。
如在0.1MPa时，水的沸点为 99.634℃，氨的沸点为-32℃
基本概念
2. 凝结
——物质由气态转变为液态的过程称为凝结。
ux hx pvx
注意单位
u可通过 uhpv求得
表中未列出的参数用线性插值法求得
例7-2 试判断下列情况下水处于什么状态，并确定其 它各参数的值。（1）p0.1MPa，t50℃；（2） p0.5MPa，t200℃；（3）p0.8MPa，v=0.22m3/kg；
（4）p1MPa，t179.916℃。 解：（1）查附表，p0.1MPa，ts99.634℃。而t＜ts，
x0 ，饱和液体
干度x的取值范围为0～1。 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。
二、水蒸气定压发生过程
p
p
p t<ts
p
ts
ts
vx
ts
v0
v''
a v' b
c
d
未饱和水 饱和水 湿(饱和)蒸气 干饱和蒸气
过冷度 (v, h, s)
水预热
汽化
过热
四、水蒸气热力性质图表
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。
1、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
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
工程上将水基准点的 焓视为零已足够精确
2、水和水蒸气表
饱和水与饱和蒸汽表
按温度排列（附表1） 按压力排列（附表2）
流体力学
建筑与环境工程系
第七章 水蒸气及湿空气
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 。
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。
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)
hx (1 x)h xh h x(h h) h xr
sx
(1
x)s
xs
Βιβλιοθήκη Baidu
s
x(s
s)
s
xr T
• 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。理解湿空气、未饱和湿空气和饱和湿空气的 概念和意义。
• 5、掌握湿空气状态参数的意义及其计算方法。 • 6、熟悉湿空气焓湿图的结构，能熟练应用焓湿图查取湿
空气参数。
主要内容
• §7.1 水蒸气的产生 • §7.2 水蒸气的热力过程 • §7.3 湿空气
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
• 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。
水蒸气的定压发生过程
t < ts t = ts t = ts
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，