水蒸气的热力性质严兼容模式
06-水蒸气的热力性质
6-1 水蒸气的饱和状态
水蒸气的饱和状态
汽化 —— 液体转变为气体的过程 液化 —— 蒸气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 汽化过程 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
水蒸气的分子处于紊乱的热运 动中。水蒸气的压力愈高， 动中。水蒸气的压力愈高，密 度愈大，水蒸气分子与水面碰 度愈大， 撞愈频繁， 撞愈频繁，在单位时间内进入 水面变成水分子的水蒸气分子 数也愈多 容器中水的分子也在作不停息 的热运动。水的温度愈高， 的热运动。水的温度愈高，分 子运动愈剧烈， 子运动愈剧烈，在单位时间内 脱离水面变成水蒸气的水分子 数也就愈多
x = 0，y = 1 0， x = 1，y = 0 1， 0 < x < 1，1 > y > 0 1，
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ蒸汽的比状态参数计算 湿蒸汽的比状态参数计算
vx = (1− x)v'+ xv" = v'+ x(v"− v') hx = (1− x)h'+ xh" = h'+ x(h"− h') = h'+ xr ux = hx − psvx r sx = (1− x)s '+ xs" = s '+ x(s"− s ') = s '+ x Ts
一点 —— 临界点 双线 —— 饱和水线、饱和水蒸气线 三区 —— 未饱和水区、饱和蒸气（湿蒸气、 两相）区、过热水蒸气区 五态 —— 未饱和水态、饱和水态、湿蒸气 态、饱和水蒸气态、过热水蒸气态
(6)第五章水蒸汽热力性质_热工基础 [兼容模式].
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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
固
液
临气界点 三相点
水
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
工程热力学与传热学水蒸气的热力性质
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
热力学 第6章 水蒸气
x
湿饱和蒸汽
1 干饱和蒸汽
8
四、饱和状态压力和温度的关系
1.吉布斯相律 吉布斯相律 对于多元（ 个组元 多相（ 个相 个组元） 个相） 对于多元（如k个组元）多相（如f个相） 元化学反应的热力系，其独立参数， 元化学反应的热力系，其独立参数，即 自由度 n = k – f + 2 水在液相（或固相、气相） 例：水在液相（或固相、气相） k =1， ， F =1，故n =1-1+2，此时压力，温度均可 ， ，此时压力， 独立变化。水在汽液共存时k = 1，f = 2， 独立变化。水在汽液共存时 ， ， 故n =1，此时压力和温度中仅有一个可 ， 自由变化。三相点： 自由变化。三相点：k =1，f = 3 故n = 0 ，
4
二、饱和状态(Saturated state) 饱和状态
当汽化速度=液化速度时， 当汽化速度 液化速度时，系统 液化速度时 处于动态平衡 宏观上气、 动态平衡， 处于动态平衡，宏观上气、液两相 饱和状态。 保持一定的相对数量—饱和状态 保持一定的相对数量 饱和状态。 饱和温度， 饱和状态的温度—饱和温度 饱和状态的温度 饱和温度，ts(Ts) (Saturated temperature) 饱和状态的压力—饱和压力 饱和压力， 饱和状态的压力 饱和压力，ps （Saturated pressure） ） 加热，使温度升高如 t'，保持定 加热， ， 系统建立新的动态平衡。 值，系统建立新的动态平衡。与之 对应， 变成 。 变成p 对应，p变成 s'。 所以
6
0.0 023 385 0.0 123 446 0.1 013 325
三、 几个名词
饱和液(saturated liquid)—处于饱和状态的液体 t = ts 处于饱和状态的液体： 饱和液 处于饱和状态的液体 干饱和蒸汽(dry-saturated vapor; dry vapor ) 干饱和蒸汽 —处于饱和状态的蒸汽 处于饱和状态的蒸汽：t = ts 处于饱和状态的蒸汽 未饱和液(unsaturated liquid) 未饱和液 —温度低于所处压力下饱和温度的液体 温度低于所处压力下饱和温度的液体：t < ts 温度低于所处压力下饱和温度的液体 过热蒸汽(superheated vapor) 过热蒸汽 —温度高于饱和温度的蒸汽 温度高于饱和温度的蒸汽：t > ts, t – ts = d 称过 温度高于饱和温度的蒸汽 热度(degree of superheat)。 热度 湿饱和蒸汽(wet-saturated vapor; wet vapor ) 湿饱和蒸汽 —饱和液和干饱和蒸汽的混合物 饱和液和干饱和蒸汽的混合物：t = ts 饱和液和干饱和蒸汽的混合物 使未饱和液达饱和状态的途径： 使未饱和液达饱和状态的途径：
热工基础与应用课件(水蒸气的热力性质和热力过程)
1、预热阶段
未饱和水（过冷水）
饱和水
过冷度
Δ t=t-ts
p 定值 t0 t s t0 v 0 v v0 s0 h0
p 定值 ts v s h
注意比较v0和 v′的大小！
s0 s h0 h
这个阶段所需的热量称为液体热 ql
水蒸气的热力性质和热力过程
水蒸气是实际气体的代表
18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质 目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质
范德瓦尔方程
a ( p 2 )( v b) RT v
实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数，且与体积 有关，所以比热容也是温度和体积的函数。
c p cv R
参数右上角加“”表示饱和液 体参数，加“”表示饱和蒸汽 参数
注意事项：
1、热力学能在工程中应用较少，其值在各表中一般 不列出，如果需要，可用下式计算：
u h pv
2、表中未列出的中间温度和压力下的数值，通过线性 内插法确定。
内插法介绍
已知 x1, y1, x2 , y2 , xa 求
ql h h0
'
2、汽化阶段
饱和水 p 定值 ts v s h
湿（饱和）蒸汽
p 定值 t ts v v x v s s x s h hx h
干（饱和）蒸汽 p 定值 t ts 注意比较 v v′和v″ s 的大小！ h
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
水蒸汽热力性质表
附表16 饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按温度排列)温度℃压力MPa比体积比焓汽化潜比熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽0.000.00061120.00100022206.154 -0.052500.512500.6 -0.009.15440.01 0.0006117 0.00100021 206.0120.002500.532500.50.0009.15411 0.0006571 0.00100018192.464 4.18 2502.352498.2 0.0159.12782 0.0007059 0.00100013179.787 8.392504.192495.8 0.0309.10143 0.0007580 0.00VTOO09168.041 12.612506.032493.4 0.0459.07524 0.00081350.00100008 157.151 16.822507.872491.1 0.0619.04935 0.0008725 0.00100008 147.048 21.022509.71 2488.7 0.0769.02366 0.0009352 0.00100010 137.670 25.222511.552486.3 0.0918.99827 0.0010019 0.00100014128.961 29.422513.392484.0 0.1063 8.97308 0.0010728 0-00100019120.868 33.622515.232481.60.12138.94809 0.0011480 0.00100026 113.34237.812517.062479.3 0.1362 8.923310 0.0012279 0.00100034 106.341 42.002518.90 2476.90.1518.898811 0.0013126 0.00100043 99.825 46.192520.74 2474.5 0.1658 8.874512 0.00140250.0010005493.75650.382522.57 2472.2 0.1805 8.850413 0-0014977 0.0010006688.10154.572524.412469.8 0.1952 8.826514 0-0015985 0-0010008082.828 58.762526.242467.5 0.2098 8.802915 0.0017053 0.00100094 77.910 62.952528.072465.1 0.2243 8.779416 0.0018183 0.00100110 73.320 67.132529.902462.8 0.2388.756217 0.0019377 0.00100127 69.034 71.322531.722460.4 0.2538.733118 0.00206400.00100145 65.029 75.502533.552458.1 0.2678.7103 温度℃压力MPa比体积比焓汽化潜比熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽19 0,0021970.00100165 61.287 79.68 2535.37 2455.7 0.2820 8-687720 0.0023380.00100185 57.786 83.86 2537.20 2453.3 0.2963 8.665222 0.0026440.00100229 51.445 92.23 2540.84 2448.6 0.3247 8.621024 0.0029840.00100276 45.884 100.59 2544.47 2443.9 0.3530 8.577426 0.0033620.00100328 40.997 108.95 2548.10 2439.2 0.3810 8.534728 0.0037810.00100383 36.694 117.32 2551.73 2434.4 0.4089 8.492730 0.0042450.00100442 32.899 125.68 2555.35 2429.7 0.4366 8.451435 0.0056260.00100605 25.222 146.59 2564.38 2417.8 0.5050 8-351140 0.0073810.00100789 19.529 167.50 2573.36 2405.9 0.5723 8.255145 0.0095890.00100993 15.2636 188.42 2582.30 2393.9 0.6386 8.163050 0.0123440.00101216 12.0365 209.33 2591.19 2381.9 0.7038 8.074555 0.015752 0.00101455 9.5723 230.24 2600.02 2369.8 0.7680 7.989660 0.019933 0.00101713 7.6740 251.15 2608.79 2357.6 0.8312 7.908065 0.025024 0.00101986 6.1992 272.08 2617.48 2345.4 0.8935 7.829570 0.031178 0.00102276 5.0443 293.01 2626.10 2333.1 0.9550 7.754075 0.038565 0.00102582 4.1330 313.96 2634.63 2320.7 1.0156 7.681280 0.047376 0.00102903 3.4086 334.93 2643.06 2308.1 1.0753 7.611285 0.057818 0.00103240 2.8288 355.92 2651.40 2295.5 1.1343 7.543690 0.070121 0.00103593 2.3616 376.94 2659.63 2282.7 1.1926 7.4783 温度℃压力MPa比体积比焓汽化潜比熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽95 0.084533 0.00103961 1.9827 397.98 2667.73 2269.7 1.2501 7.4154 100 0.101325 0.00104344 1.6736 419.06 2675.71 2256.6 1.3069 7.3545 110 0.143243 0.00105156 1.2106 461.33 2691.26 2229.9 1.4186 7.2386 120 0.198483 0.00106031 0.89219 503.76 2706.18 2202.4 1.5277 7.1297 130 0.270018 0.00106968 0.66873 546.38 2720.39 2174.0 1.6346 7.0272 140 0.361190 0.00107972 0.50900 589.21 2733.81 2144.6 1.7393 6.9302 150 0.47571 0.00109046 0.39286 632.28 2746.35•2114-1 1.8420 6.8381 160 0.61766 0.00110193 0-30709 675.62 2757.92 2082-3 1.9429 6.7502 170 0.79147 0.00111420 0.24283 719.25 2768.42 2049.2 2.0420 6.6661 180 1.00193 0.00112732 0.19403 763.22 2777.74 2014-5 2.1396 6.5852 190 1.25417 0.00114136 0.15650 807.56 2785.80 1978-2 2.2358 6.5071 200 1.55366 0.00115641 0.12732 852.34 2792.47 1940.1 2.3307 6.4312 210 1.90617 0.00117258 0.10438 897.62 2797.65 1900.0 2.4245 6.3571 220 2.31783 0.00119000 0.08615943.46 2801.20 1857.7 2.5175 6.2846 230 2.79505 0.00120882 0.07155989.95 2803.00 1813.0 2.6096 6.2130 240 3.34459 0.00122922 0.05&-71037.2 2802.88 1765.7 2.7013 6.1422 250 3.97351 0.00125145 0.050111085.3 2800.66 1715.4 2.7926 6.0716 260 4.68923 0.00127579 0.042191134.3 2796.14 1661.8 2.8837 6.0007 270 5.49956 0.00130262 0.035631184.5 2789.05 1604.5 2.9751 5.9292 温压力MPa比体积比焓汽化潜比熵度℃液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽280 6.41273 0.00133242 0.030161236.0 2779.08 1543.1 3.0668 5.8564 290 7.43746 0.00136582 0.025561289.1 2765.81 1476.7 3.1594 5.7817 300 8.58308 0.00140369 0.021661344.0 2748.71 1404.7 3.2533 5.7042 310 9.8597 0.00144728 0.018341401.2 2727.01 1325.9 3.3490 5.6226 320 11.278 0.00149844 0.015471461.2 2699.72 1238.5 3.4475 5.5356330 12.851 0.00156008 0.012981524.9 2665.30 1140.4 3.5500 5.4408 340 14.593 0.00163728 0.010791593.7 2621.32 1027.6 3.6586 5.3345 350 16.521 0.00174008 0.008811670.3 2563.39 893.0 3.7773 5.2104 360 18.657 0.00189423 0.006951761.1 2481.68 720.6 3.9155 5.0536 370 21.033 0.00221480 0.004981891.7 2338.79 447.1 4.1125 4.8076 371 21.286 0.00227969 0.004731911.8 2314.11 402.3 4.1429 4.7674 372 21.542 0.00236530 0.004451936.1 2282.99 346.9 4.1796 4.7173 373 21.802 0.00249600 0.004081968-8 2237.98 269.2 4.2292 4.6458 373.99 22.064 0.003106 0.003102085.9 2085.9 0.0 4.4092 4.4092本表引自严家录、余晓福编著《水和水蒸汽热力性质图表》，高等教育出版社，1995 附表17 饱和水和饱和水蒸气热力性质表(按压力排列)压力温度℃比体积比焓汽化潜热比熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽0.0010 6.9491 0.001000129.185 29.21 2513.29 2484.1 0.1056 8.97350.0020 17.5400.00100167.008 73.58 2532.71 2459.1 0.2611 8.72200.0030 24.1140.00100245.666 101.07 2544.68 2443.6 0.3546 8.57580.0040 28.9530.00100434.796 121.30 2553.45 2432.2 0.4221 8.47250.0050 32.8790.00100528.101 137.72 2560.55 2422.8 0.4761 8.39300.0060 36.1660.00100623.738 151.47 2566.48 2415.0 0.5208 8.32830.0070 38.9960.00100720.528 163.31 2571.56 2408.3 0.5589 8.27370.0080 41.5070,00100818.102 173.81 2576.06 2402.3 0.5924 8.22660.0090 43.7900.00100916.204 183.36 2580.15 2396.8 0.6226 8.18540.010 45.7980.00101014.673 191.76 2583.72 2392.0 0.6490 8.14810.015 53.9700.00101410.022 225.93 2598.21 2372.3 0.7548 8.00650.020 60.0650.0010177.6497 251.43 2608.90 2357.5 0.8320 7.90680.025 64.9720.001019 6.2047 271.96 2617.43 2345.5 0.8932 7.82980.030 69.1040.001022 5.2296 289.26 2624.56 2335.3 0.9440 7.76710.040 75.8720.001026 3.9939 317.61 2636.10 2318.5 1.0260 7.66880.050 81.3380.001029 3.2409 340.55 2645.31 2304.8 1.0912 7.59280.060 85.9490.001033 2.7324 359.91 2652.97 2293.1 1.1454 7.53100.070 89.9550.001035 2.3654 376.75 2659.55 2282.8 1.1921 7.4789压力温度℃比体积比焓汽化潜热比熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽0.080 93.5100.00103 2.0876 391.71 2665.33 2273.6 1.2330 7.4339 0.090 96.7120.00104 1.8698 405.20 2670.48 2265.3 1.2696 7.3943 0.10 99.634 0.00104 1.6943 417.52 2675.14 2257.6 1.3028 7.3589 0.12 104.810.00104 1.4287 439.37 2683-26 2243.9 1.3609 7.2978 0.14 109.310.00105 1.2368 458.44 2690.22 2231.8 1.4110 7.2462 0.16 113.320.00105 1.0915475.42 2696.29 2220.9 1.4552 7.2016 0.18 116.940.001050.9776490.76 2701.69 2210.9 1.4946 7.1623 0.20 120.240.001060.8858504.78 2706.53 2201.7 1.5303 7.1272 0.25 127.440.001060.7187535.47 2716-83 2181.4 1.6075 7.0528 0.30 133.550.001070.6058561.58 2725.26 2163.7 1.6721 6.9921 0.35 138.890.001070.5242584.45 2732.37 2147.9 1.7278 6.9407 0.40 143.640.001080.4624604.87 2738.49 2133.6 1.7769 6.8961 0.50 151.860.001090.3748640.35 2748.59 2108.2 1.8610 6.8214 0.60 158.860.001100.3156670.67 2756.66 2086.0 1.9315 6.7600 0.70 164.980.001100.2728697.32 2763.29 2066.0 1.9925 6.7079 0.80 170.440.001110.2403721.20 2768.86 2047.7 2.0464 6.66250.90 175.380.001120.2149742.90 2773.59 2030.7 2.0948 6.62221.00 179.910.001120.1943762.84 2777.67 2014.8 2.1388 6.5859 压力温度℃比体积比焓汽化潜热比熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽1.10 184.100.001130.1774781.35 2781.21 999.92.1792 6.5529 1.20 187.990.001130.1632798.64 2784.29 985.7 2.2166 6.5225 1.30 191.640.001140.1512814.89 2786.99 972.1 2.2515 6.4944 1.40 195.070.001140.1407830.24 2789.37 959.1 2.2841 6.4683 1.50 198.320.001150.1317844.82 2791.46 946.6 2.3149 6.4437 1.60 201.410.001150.1237858.69 2793.29 934.6 2.3440 6.4206 1.70 204.340.001160.1166871.96 2794.91 923.0 2.3716 6.3988 1.80 207.150.001160.1103884.67 2796.33 911.7 2.3979 6.37811.90 209.830.001170.1047896.88 2797.58 900.72.4230 6.35832.00 212.410.001170.0995908.64 2798.66 890.0 2.4471 6.3395 2.20 217.280.001180.0907930.97 2800.41 1869.4 2.4924 6.3041 2.40 221.820.001190.0832951.91 2801.67 1849.8 2.5344 6.2714 2.60 226.080.001200.0768971.67 2802.51 1830.8 2.5736 6.24092.80 230.090.001200.0714990.41 2803.01 1812.6 2.6105 6.21233.00 233.890.001210.06661008.2 2803.19 1794.9 2.6454 6.18543.50 242.590.001230.05701049.6 2802.51 1752.9 2.7250 6.12384.00 250.390.001250.04971087.2 2800.53 1713.4 2.7962 6.06885.00 263.980.001280.03941154.2 2793.64 1639.5 2.9201 5.9724压力温度℃比体积比焓汽化潜热比熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽6.00 275.620.001310.03241213.3 2783.81570.5 3.0266 5.88857.00 285.860.001350.02731266.9 2771.71504.8 3.1210 5.81298.00 295.040.001380.02351316.5 2757.71441.2 3.2066 5.74309.00 303.380.001410.02041363.1 2741.91378.9 3.2854 5.677110.0 311.030.001450.01801407.2 2724.41317.2 3.3591 5.613911.0 318.110.001480.01591449.6 2705.31255.7 3.4287 5.552512.0 324.710.001520.01421490.7 2684.51193.8 3.4952 5.492013.0 330.890.001560.01271530.8 2661.81131.0 3.5594 5.431814.0 336.700.001600.01141570.4 2637.01066.7 3.6220 5.371115.0 342.190.001650.01031609.8 2610.01000.2 3.6836 5.309116.0 347.390.001700.00931649.4 2580.2930.8 3.7451 5.245017.0 352.330.001770.00831690.0 2547.0857.1 3.8073 5.177618.0 357.030.001840.00751732.0 2509.4777.4 3.8715 5.105119.0 361.510.001920.00661776.9 2465.8688.9 3.9395 5.025020.0 365.780.002030.00581827.2 2413.0585.9 4.0153 4.932221.0 369.860.002200.00501889.2 2341.6452.4 4.1088 4.812422.0 373.750.002700.00362013.0 2084.071.0 4.2969 4.406622.064 373.99 0.003100.00312085.9 2085.9 0.0 4.4092 4.4092 本表引自严家录、余晓福编著《水和水蒸汽热力性质图表》，高等教育出版社，1995附表18 未饱和水与过热水蒸气热力性质表6.949)C's 32.879)C's45.799)C's 99.634)C's151.867)Cs 179.916)C's233.893)Cs 263.980)C's285.869)Cs 311.037)C's336.707)Cs 365.789)C's本表引自严家录、余晓福编著《水和水蒸汽热力性质图表》，高等教育出版社，1995。
工程热力学 7 水和水蒸气的性质
因为分子自由热运动，液体表面总有一些较大动能的分子克 服表面张力，脱离液面到自由空间去，所以任何温度下汽化均可 发生。蒸发速度与温度、表面积、液面风速有关。在蒸发过程中， 液面上方的蒸气分子总有可能碰撞液面而返回液体，所以凝结过 程也同样进行。只是一般的蒸发都是在自由空间中进行的，液表 有大量其它气体，蒸气的分子密度小，分压力低，其凝结速度小 于蒸发速度，总的效果是呈蒸发的过程。
的饱和温度ts.水开始沸腾.这时的水叫饱和水.水温低 于饱和水温度的水称为未饱和水,也叫过冷水。
未饱和水,饱和水,湿蒸汽状态,干蒸汽状态,过热蒸汽状态
• 对于湿饱和蒸汽.因为处于饱和状态,其P与T有一一对应
关系,即P、T不是相互独立的状态参数.所以要确定湿蒸 汽的状态,还要知道其中饱和蒸汽或饱和水的含量(与理 想气体不同). 湿蒸汽变为干蒸汽的过程中ts,Ps都不变,但是蒸汽水的 质量都是变化的.要要确定湿蒸汽的状态还需一个参数： 干度X 把1KG湿蒸汽中所含蒸汽的质量称为湿蒸汽的干度,用x 表示. P123
P125 图7-1所示
液态 固态
a
ab段 be段 el段
冰的定压加热 b为融点 水的定压加热 e为沸点 气的定压加热
气态
当压力变化时，b,e点位置相 应变化。将不同压力下的融点及 沸点连接起来，就得到融解线AB 和汽化线AC。
融解线AB 显示融点与压力的关系， 它划分了固态与液态的区域。 汽化线AC 显示了沸点与压力的关系， 划分了气态与液态的区域。 升华线AD 表示升华温度与压力的关系 划分了固态与液态的区域。 这三线称为相平衡曲线
对干度x的说明：
定义
干饱和蒸汽质量 mv x ＝ 湿饱和蒸汽质量 mv mf
干饱和蒸汽 x = 0 饱和水 0≤x ≤1 x = 1 干饱和蒸汽
HTRI 3-水蒸气的热力性质(3学时)
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
水蒸气的焓熵图
水蒸气表比较准确，但在分析热力过程 时不如图直观方便，所以实际应用是水 蒸气表与焓熵图配合使用 焓熵图是根据水蒸气表上所列的数据绘 制而成的，以其直观、方便弥补了水蒸 气表的不足，是工程上广泛采用的一种 重要工具。
热工基础3——水蒸气的热力性 质
水蒸气的基本概念#
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
绝热节流
绝热节流*
概念：工质在管内流动时，遇到突然缩小的狭窄通 路（如阀门、孔板），局部阻力使流体的压力下降 的现象叫做节流；如果流体与外界没有热交换，则 称为绝热节流。 绝热节流是由于局部阻力使流体压力降低的现象。 节流是典型的不可逆过程，略左绝热节流前后动能 的变化，可得到h1＝h2，即绝热节流前后焓值相等， 但不能把绝热节流叫做定焓过程，实际节流孔的附 近，流体处于非平衡态状态。
水蒸气的绝热节流
• 过热蒸汽节流后温度虽然 降低了，过热度却增加了， 湿蒸汽绝热节流后，大多数 情况下干度增加了，可以变 成干蒸汽 • 蒸汽的做功能力降低了
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。
工程热力学-06 水蒸气的热力性质
3、临界点、三相点
当压力低于一定数值pA时，液相也不可能存在，而 只可能是气相或固相。
pA三相点压力。 tA三相点温度(与三相点压力相对应的饱和温度) 三相点压力是最低的汽-液两相平衡的饱和压力； 三相点温度是最低的汽-液两相平衡的饱和温度。
TA = 273.16 K=0.01DC pA = 0.000 611 659 MPa
5
§6-3 水蒸气的热力学性质图表
p-v图，T-s图上的水蒸气定压加热过程 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
a1 b1
c1
A
d1
e1
B
A a1 a2a3
p > pc pc
C
T> e3e2
Tc
b3 b2 b1
(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：
（6-14）
q" = h− h"
• 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
1、未饱和水变成饱和水的定压预热 过程
• 将1kg、0。C的水定压加热到该压力p下 的饱和温度ts时所需加入的热量q’称为水 的液体热。
∫ q' =
3-水蒸气的热力性质
h
s
pC
TC
0
h
s
p
T
0
两相区 单相区
p s
T=Const 斜直线 T
向上翘的发散的形线
焓 熵 图Enthalpy-entropy diagram
Mollier diagram
h
pC
C
s
焓熵图的画法(2)
4、定温线 T 两相区：T、p一一对应，T 线即 p 线 气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体
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
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’’
s
0.0001 0.5729 8.1752 8.3437 8.5479
v
0.0010002 0.0010078 0.0010171
8.119 9.052
h
0.0 167.5 251.1 2647.8 2724.4
s
0.0001 0.5721 0.8310 8.0205 8.2261
表的出处和零点的规定
t
/
oC
v'
/
m3/ຫໍສະໝຸດ v"kg m3
/
kg
h' kJ
/
h" kg kJ
蒸汽的热力性质
1
t1
p2
1-2可逆过程： wt,s h1 h2 1-3不可逆过 wt,s ' h1 h3
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
sg s2' s1 0.4028kJ /(kgK )
本章小结：
1.基本概念： （1）汽化、凝结（2）饱和状态（饱和温度、饱和压力） （3）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） （4）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 （5） 一点、两线、三区、五态
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）
3、热力学能利用公式u=h-pv求得。
例 P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，拟定状态，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”=0.37481m3/kg
湿蒸汽 x vv' 0.96
v"v'
h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kg s’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)
（5）e：过热蒸汽，t > ts , 过热度t = t- ts , p、T 是独立旳状态参数，单相均匀系= f ( p , T )。
三个阶段：
1）定压预热阶段a-b：未饱和水变为饱和水。比液体热：
ql
tS 0
c p dt
h ho
面积
第4章 水蒸气的热力性质
② 饱和水
继续加热 温度不变 产生饱和蒸汽
④ 干饱和蒸汽
继续加热 全部饱和水汽化 完毕
沸腾（汽化） 沸腾（汽化）
系统中为 饱和水+ 饱和水+饱和蒸汽
湿蒸汽） ③（湿蒸汽）
2011-1-18 6
水蒸气的T-s图 ⑶水蒸气的 图
将上述未饱和水定压汽化过程（ 将上述未饱和水定压汽化过程（从0℃开始加热）表示到T-s图上 开始加热）表示到 图上
-1-18
16
②未饱和水与过热水蒸气热力性质表 未饱和水与过热水蒸气热力性质表
P t, ℃ …… 270 280 290 …… v, m3/kg …… 0.001301 0.03317 0.03473 …… 6MPa h, kJ/kg s, kJ/(kg·K) …… 1185.2 2804.0 2846.5 …… …… 2.9751 5.9253 6.0016 …… v, m3/kg …… …… 0.0013307 0.02801 ……
T ⑤ 饱和温度 ② ③ ④ ① s
2011-1-18
7
整个汽化（相变）过程涉及到水的5种不同状态： 整个汽化（相变）过程涉及到水的5种不同状态： 未饱和水：一定压力下温度低于对应的饱和温度 未饱和水：一定压力下温度低于对应的饱和温度ts的水 或说，一定温度下压力高于对应的饱和蒸汽压 或说，一定温度下压力高于对应的饱和蒸汽压Ps的液态水 饱和水：一定压力下， 饱和水：一定压力下，温度等于对应 的饱和温度t 的饱和温度 s的水 湿蒸汽： 湿蒸汽：饱和蒸汽与饱和水的机械混 合物（平衡共存） 合物（平衡共存） 饱和蒸汽：一定压力下， 饱和蒸汽：一定压力下，温度等于对 应饱和温度t 应饱和温度 s的蒸汽 过热蒸汽：一定压力下， 过热蒸汽：一定压力下，温度高于对 应饱和温度t 应饱和温度 s的蒸汽 或说，一定温度下压力低于对应的饱和蒸汽压 或说，一定温度下压力低于对应的饱和蒸汽压Ps的蒸汽
第七章水蒸汽
1
例题1
,t 250 C 将1kg水蒸气由 t 250 和 pp0.5Mpa ℃定压加热到 h 2766 .37 kJ /kg ,h 2961 .06 kJ /kg ℃,试求在此过程中水蒸气的吸热量. 1 2 . 5 Mpa 解:(1)初,终状态参数的确定,根据 p 0 查“未饱和水及过 h h 2961 . 06 2766 . 37 194 . 69 kJ / kg 及 q w 1206 . 6 kJ / kg 热水蒸气表”得 (2)1kg水蒸气定压过程得 7.1水蒸气的基本知识
水的三相点 物质的固相，液相和汽相三相共存点称为 三相点．三相点的压力用pTP表示，温度用 tTP表示．不同物质的三相点参数不同．根 据1963年第六届国际水蒸气性质会议规定， 水的三相点即温度为273.16K,压力为 611.2pa时的饱和水状态为水蒸气参数的参 考点，并规定在该状态下饱和水的内能和 焓均为零．
分别平行与 横纵坐标轴 由左下方向右上方伸展的曲线
斜率较定压线陡变化方向相反 湿蒸气区内与定压线重合
定干度线
上下界限线间的虚线群
7.6水蒸气的热力过程
热力过程： p s T v 任务： 确定初终态参数， 计算过程中的功和热 在p-v、T-s、h-s图上表示
思考题1
有没有400℃的水,为什么? 答:没有400℃的水.因为水的临界温度为 374.15℃,超过此临界温度,就只有过热蒸 汽了.要把蒸汽变为水靠增加压力是不可能 的,必须把温度降到临界温度以下. 请思考:有没有0℃或-10℃的过热蒸汽,为什 么? 水的温度为t,若压力大于t所对应的饱和压 力p ,则水处于什么状态?
7.2水蒸气的产生过程
水蒸气的定压产生过程 水蒸气的定压产生过程可分为三个阶段和 五种状态．三个阶段是：水的定压预热过 程；饱和水的定压汽化过程；水蒸气的定 压过热过程．五种状态是：未饱和水状态； 饱和水状态；湿饱和蒸气状态；干饱和蒸 气状态；过热蒸气状态．
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水和水蒸气
很多实际情况都存在纯物质的两相共存蒸汽电站，锅炉、冷凝器
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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
水蒸气研究应用早，各种数据全
具有较好的热力性质
便宜，易得
优点:
无毒，无臭，不污染环境
式中：-式中：
水的压缩性很小，压
容图中，定温线处于
容图中
下界线左边的线段是
很陡的，几乎是垂直
线段。
这说明水在定
温压缩时，即使压力
提高很多，比体积的
减小也是不显著的。
•水的压缩性很小，
定熵消耗的功很少，
即使压力提高很多，
热力学能也增加极
少，温度几乎没有
提高。
因此，温熵
图中不同压力的定
压线处于下界线左
边的线段靠得很近，
并且几乎都和下界
线重合在一起
=Δ+
q u w
在焓熵图中，由
于水在定熵压缩
后焓的增加也有
限，所以这些定
压预热线段和下
界线还是靠得比
较近的。
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。
第六章完。