工程热力学与传热学(中文) 第5章 水蒸气与湿空气
工程热力学与传热学湿空气
水蒸气的扩散
水蒸气在湿空气中的扩散系数较小， 扩散速度较慢，但水蒸气分子间的相 互作用较强。
湿空气的化学反应传质
化学反应传质
01
当湿空气中的物质与其他物质发生化学反应时，物质会发生转
移和变化。
化学反应速率
02
化学反应速率取决于反应物质的浓度、温度和催化剂等因素。
化学反应传质的控制因素
03
化学反应传质通常受到反应动力学和传递过程的控制，需要综
04
湿空气的传热过程
传热的基本概念
热传导
通过物体内部微观粒子的相互作用，将热量从高温区 域传递到低温区域的过程。
对流传热
由于流体运动产生的热量传递现象，包括自然对流和 强制对流。
辐射传热
通过电磁波传递能量的过程，不受物体间相对位置的 影响。
湿空气的传导传热
湿空气的导热系数
湿空气的导热系数随温度 和湿度的变化而变化，是 影响湿空气传导传热的重
目的
热力学的目的是为了揭示热现象的本 质和规律，为能源利用、工程设计和 环境保护等领域提供理论基础和应用 指导。
热力学第一定律
定义
热力学第一定律即能量守恒定律，它 指出能量不能凭空产生也不能凭空消 失，只能从一种形式转化为另一种形 式。
应用
在工程领域中，热力学第一定律用于 分析能量转换和传递过程，如燃烧、 热传导、对流和辐射等，以及评估设 备的效率。
合考虑化学反应和物质传递两个方面的因素。
06
湿空气在工程中的应用
空调系统中的湿空气处理
湿空气调节
在空调系统中，湿空气的处理是至关重要的，需要控制湿度以提 供舒适的室内环境。
除湿和加湿
空调系统中的湿空气处理还包括除湿和加湿，以适应不同的湿度 需求。
工程热力学与传热学习题(英文版)：第五章 水蒸气与湿空气
第五章 水蒸气和湿空气水蒸气 英文习题1. Volume and energy change during evaporationA mass of 200 g of saturated liquid water is completely vaporized at constant pressure of 100 kPa. Determine (a) the volume change and (b) the amount of energy added to the water.2.Pressureand volume of a mixtureA rigid tank contains 10 kg of water at 90℃. If 8 kg of the water is in the liquid form and rest is in thevapor form. Determine (a) the pressure in the tank and (b) the volume of the tank.3. Properties of saturated liquid-vapor mixtureAn 80-L vessel contains 4 kg of refrigerant-134a at a pressure of 160 kPa. Determine (a) the temperature of the refrigerant, (b) the quality, (c) the enthalpy of the refrigerant, and (d) the volume occupied by the vapor phase.4.Charging of a rigid tankby steamA rigid insulated tank that is initially evacuated is connected through a valve to a supply line that carries steam at 1 MPa and 300℃. Now the valve is opened, and steam is allowed to flow slowly into the tank until the pressure reaches 1 MPa, at which point the valve is closed.Determine the final temperatureFIGURE 5-1FIGURE 5-2FIGURE 5-3FIGURE 5-4of the steam in the tank.湿空气 英文习题1. The amount of water vapor in room air100 kPa A 5-m ×5-m×3-m room shown in Fig.5-1 contains air at 25℃ and at a relative humidity of 75 percent. Determine (a) the partial pressure of dry air, (b) the specific humidity, (c) the enthalpy per unit mass of the dry air,and (d) the masses of the dry air and water vapor in the room.2. Fogging of the windows in a houseIn cold weather, condensation frequently occurs on the inner surfaces of the windows due to the lower air temperatures near the window surface. Consider a house, shown in Fig.5-6, that contains air at 20℃ and 75 percent relative humidity. At what window temperature will themoisture in the air start condensing on the inner surfaces of thewindows?3. The specific and relative humidity of airThe dry and the wet-bulb temperatures of atmospheric air at 1 atm (101.325 kPa) pressure are measured with a sing psychrometer and determined to be 25℃ and 15℃, respectively. Determine (a0 the specific humidity, (b0 the relative humidity, and © the enthalpy of the air.4. Heating and humidification of airAn air-conditioning system is to take in outdoor air at 10℃ and 30 percent relative humidity at a steady rate of 45 m 3/min and to condition it to 25℃ and 60 percent relative humidity. The outdoor air is first then heated to 22℃ in the heating section and humidified by the injection of hot steam in the humidifying section. Assuming the entire process takes place at a pressure of 100 kPa, determine (a) the rate of heat supply in the heating section and (b) the mass flow rate of the steamrequired in the humidifying section.5. Cooling and dehumidification of airAir enters a window air conditioner at 1 atm, 30℃, and 80 percent relative humidity at rate of 10 m 2/min, and it leaves as saturated air at 14℃. Part of the moisture in the air that condenses during the process is also removed at 14℃. Determine the rates of heat and moisture removal from the air.工程热力学与传热学第五章 水蒸气与湿空气 习题FIGURE 5-5FIGURE 5-6FIGURE 5-7习题1.热水泵必须安装在热水容器下面距容器有一定高度的地方，而不能安装在热水容器的上面，为什么？2.锅炉产生的水蒸气在定温过程中是否满足q=w的关系？为什么？3.有无0℃或低于0℃的蒸汽存在？有无高于400℃的水存在，为什么？4.25MPa的水，是否也象1MPa的水那样经历汽化过程？为什么？5.dh=c p dT适用于任何工质的定压过程，水蒸气定压汽化过程中dT=0，由此得出结论，水定压汽化时dh=c p dT=0，此结论是否正确，为什么？6.试解释湿空气，湿蒸汽，饱和湿空气。
工程热力学五水蒸气和湿空气
[解]查按压力排列的饱和表 ｐ＝0.01ＭＰａ时
h'=191.84kJ/kg, h"=2584.4kJ/kg 因为 h'<h1=2490<h" 及h2=2780>h" 所以状态１处于饱和湿蒸汽状态，而状 态２处于过热蒸汽状态。
工程热力学五水蒸气和湿空气
⑴对于状态１，关键在于确定干度ｘ． 查按压力排列的饱和表t1=ts=45.83℃ x1＝(h1-h')/(h"-h')
＝(2490-191.84)/(2584.4-191.84)＝0.961 v1＝ x1v"＝0.961×14.676＝14.104 m3/kg
工程热力学五水蒸气和湿空气
⑵对于状态２，查过热蒸汽表 p＝0.01MPa t=140 ℃时 v=19.05m3/kg, h=2763.6kJ/kg p＝0.01MPa t=160 ℃时, v=19.98m3/kg, h=2802.0kJ/kg t2=140+(2780-2763.6)/(2802.02763.6)×(160-140)=148.5 ℃ v2=19.05+(2780-2763.6)/(2802.02763.6)×(19.98-19.05)=19.48m3/kg
压力为p＝0.2ＭＰａ，比容为0.75 m3/kg
干度为ｘ＝0.858
工程热力学五水蒸气和湿空气
§5-3 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽基本热力过程的分析及热力计算 任务和步骤与理想气体基本相同。但应 注意水蒸汽是实际气体，一些仅适用于 理想气体的计算公式如
一.研究方法及步骤 二.水蒸汽基本热力过程分析及计算 三.举例
=2654?kJ/kg
热工基础 第五章.水蒸气与湿空气
液体 汽化
蒸发 ：任何温度下在液体表面进行的
汽化现象，温度愈高愈强烈。
沸腾 ： 沸腾是在给定压力所对应的温
度下发生并伴随着大量汽泡产生 的汽化现象。
p
饱和状态：液面上蒸气空间中 的蒸气和液体两相达 饱和蒸气 到动态平衡的状态 。
饱和液体
ts
饱和压力ps、饱和温度ts： ps f (ts ) 水蒸气：ps＝0.101325 MPa，ts=100 º C
31
f t tw
根据干湿球温度计测量的干、湿球温度就可 以由上式确定空气相对湿度的大小。
30
第五章小结
重点掌握：
(1) 水蒸气的定压加热产生过程，在 p-v 图和 T-s 图上表示定压加热时水蒸气的状态变化； (2) 利用水和水蒸气表及水蒸气的焓熵图确定 水蒸气的状态参数。 (3) 湿空气的性质及其描述方法，利用焓-湿图 表示湿空气的加热吸湿和冷却去湿过程，。
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 C
18
3. 绝对湿度、相对湿度和含湿量
湿度：湿空气中水蒸气的含量。 （1） 绝对湿度 1m3的湿空气中所含水蒸气的质量称为湿空气 的绝对湿度，即湿空气中水蒸气的密度：
湿蒸汽的状态参数 1kg 湿蒸汽是由x kg干蒸汽和（1－x）kg饱 和水混合而成， vx xv 1 x v v x v v 注意 hx xh 1 x h h x h h 单位 sx xs 1 x s s x s s
5-2
水蒸气的状态参数
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。
第6章水蒸气和湿空气PPT课件
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6.6.2 湿空气的基本热力过程
1. 加热吸湿过程
1→2：加热过程 含湿量不变，温度升高， 相对湿度降低。 2→3：绝热吸湿过程 焓值基本不变，相对湿度、 含湿量升高，温度降低。
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2. 冷却去湿过程
1→2：
含湿量不变，温度降低至露点，
相对湿度升高，由未饱和湿空气
ha cpt 1.005t hv 25011.842t
（经验公式）
则 h ha dhv 1.005t d25011.842t
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6.6 湿空气的焓湿图和基本热力过程
6.6.1 湿空气的焓湿图 1234. 定水焓温相蒸线对气与湿的定度分含线压湿力量线线
由pb、t、ψ、 d、td、h中的
v
m V
pv Rg ,vT
饱和绝对湿度：
s
ps Rg ,vT
绝对湿度的大小不能完全说明湿空气的吸湿能力。
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2. 相对湿度
相对湿度：湿空气的绝对湿度与同温度下饱和湿空气的
饱和绝对湿度ρs的比值。
v pv s ps
0 1
值越小，空气越干燥，吸湿能力越强。
3. 含湿量 湿空气的含湿量：1kg干空气中所含水蒸气的质量。
6.5 湿空气的性质
6.5.1未饱和湿空气与饱和湿空气
湿空气—含有水蒸气的空气； 干空气—完全不含水蒸气的空气。 湿空气的总压与分压的关系
p pv pa
下标v代表水蒸气，a代表干空气。
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未饱和湿空气：干空气+过热蒸汽
pv ps T
还可以吸收更多水蒸气
饱和湿空气：干空气+饱和蒸汽
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
工程热力学-湿空气
Const 0
h h
t d
定相对湿度线
h
4、定相对湿度线
h h 1.005t d(25011.863t)
d 622 ps (t) pb ps (t)
是一组向上凸的线
饱和线上部是未饱和 线下部无意义
t 100%
d
水蒸气分压力线
5、水蒸气分压力线
d 0.622 pv pb pv
h1 d2 d1 h水 h2
h1 h2
t φ h d 0
h 1 2 1
d
定温加湿过程
实例：干蒸汽加湿器
对湿空气喷入少量水蒸气，温度虽略有升高，但 可近似认为不变，因此称为定温加湿过程。
q h1 d2 d1 h水 h2
q h2 h1 d2 d1 h水 h2 h1
h2
越干燥，吸水能力强
越湿润，吸水能力低
含湿量（比湿度）
湿空气的热力过程存在相变时，体积和质量等参数均随温度 和湿度的变化而变化，不方便计算 。
但湿空气中干空气的量不变，以此为计算基准较为方便
含湿量 比湿度
d mv ma
g水蒸气/kg干空气
pvV
d 1000 mv 1000 RvT 1000 pv 287 622 pv
ma p
Ra
p
湿空气的密度
1 0.001d
v
v 1 0.001d 1
湿度测量与湿球温度
1.绝热饱和温度法
T
1
1
2
d1
mf
s
2.干湿球温度法
球面上 蒸发热=对流热
tw绝热饱和温度
干球温度、湿球温度、露点温度
T
t
tw td
s
1
中国石油大学热工基础典型问题第五章 水蒸气与湿空气
工程热力学与传热学第五章水蒸气与湿空气典型问题分析典型问题一.基本概念分析1临界点时，饱和液体的焓等于干饱和蒸汽的焓。
2某液体的温度为T，若其压力大于T对应的饱和压力，则该液体一定处于未饱和液体状态。
3干饱和蒸汽被定熵压缩，将变为（）。
4知道了温度和压力，就可以确定水蒸气的状态。
5水蒸气的定温膨胀过程满足Q=W。
6相对湿度为ϕ=0时，说明空气中完全没有水蒸气。
7相对湿度为ϕ=1时，说明空气中都是水蒸气。
8空气的相对湿度越大，其含湿量越高。
9对未饱和湿空气，露点温度即水蒸气分压力所对应的水的饱和温度。
10pV=nRT公式适用于（1）水蒸气（2）湿空气（3）理想气体。
11湿空气的d一定时，温度越高，其吸湿能力（1）越强（2）越弱（3）相等。
12湿空气压力一定时，其中水蒸气的分压力取决于（1）含湿量（2）相对湿度（3）露点。
13冬季，室内玻璃窗内侧为什么会结霜？14为什么阴天晾衣服不宜干，而晴天易干？15冬季室内供暖，为何要加湿？16霉季时，冷水管的表面常有水滴出现，为什么？二.计算题分析1利用水蒸气表，确定下列各点的状态（1）t=45 ºC, v=0.00100993 m3/kg ;（2）t=200 ºC, x= 0.9 ;（3）p=0.5 MPa, t= 165ºC ;（4）p=0.5 MPa, v=0.545 m3/kg2水蒸气由p1 = 1 MPa , t1 =300ºC可逆绝热膨胀到p2 = 0.1 MPa , 求1kg水蒸气所作的膨胀功和技术功。
3房间的容积为50m3,室内空气温度为30ºC，相对湿度为60%，大气压力为0.1013MPa，求：湿空气的露点温度t d，含湿量d，空气的质量m a，水蒸气质量m v。
一. 基本概念分析解答 1 √；2 √；3 过热蒸汽；4 ╳；5 ╳；6 √；7 ╳；8 ╳；9 √；10 （2）（3）；11 （1）；12（1）；二. 计算题分析解答1. 解：（1）由已知温度，查饱和水与饱和水蒸气表，知：v kg m v ==/00101.03'，确定该状态为饱和水，查饱和水与饱和蒸汽表得： )./(6490.0,/76.191,01.0K kg kJ s kg kJ h MPa p s ===（2）该状态为湿蒸汽，查饱和水与饱和水蒸汽表，得：)./(4312.6),./(3307.2,/47.2792,/34.852''''''K kg kJ s K kg kJ s kg kJ h kg kJ h ====)./(0212.6)./(3307.2)9.01()./(4312.69.0)1(/5.2598/34.852)9.01(/47.27929.0)1(''''''K kg kJ K kg kJ K kg kJ s x xs s kg kJ kg kJ kg kJ h x xh h x x =⨯-+⨯=-+==⨯-+⨯=-+=（3）,867.151,5.0C t MPa p s ︒== 现 ,s t t 所以为过热蒸汽状态，查未饱和水和过热水蒸气表得： )./(8647.6,/2.2767,160,5.0K kg kJ s kg kJ h C t MPa p ==︒==，)./(9160.6,/6.2789,170,5.0K kg kJ s kg kJ h C t MPa p ==︒==，题给出,165C t ︒=故焓和熵可从上面两者之间按线性插值求得：)./(8904.6,/7.2778K kg kJ s kg kJ h ==（4）MPa p 5.0=时，饱和蒸汽的比体积''3'',/37490.0v v kg m v =，所以该状态为过热蒸汽状态，查未饱和水和过热蒸汽表得： )./(5297.7,/9.3104,/54164.0,320,5.03K kg kJ s kg kJ h kg m v C t MPa p ===︒==)./(5643.7,/6.3125,/55115.0,330,5.03K kg kJ s kg kJ h kg m v C t MPa p ===︒==按线性插值求得：)./(5422.7,/4.3112,6.323K kg kJ s kg kJ h C t ==︒=。
工程热力学与传热学与复习总结
一、基本要求严格遵守考试纪律，绝不做任何有作弊嫌疑的动作。
二、考试需要携带的物品相关身份证件、笔、计算器三、复习要点（一）基本概念（红色粗体部分是热力学与传热学最基本的概念，要求掌握其定义、物理意义、表达式、单位）第一章基本概念工质：热能与机械能之间转换的媒介物质。
热源：热容量很大、并且在吸收或放出有限热量时自身温度及其他的热力学参数无明显变化的物体。
热力系统:人为选取的研究对象（空间或工质）。
外界（环境）：系统以外的所有物质。
闭口系统：与外界无物质交换的系统。
开口系统：与外界有物质交换的系统。
绝热系统：与外界无热量交换的系统。
孤立系统：与外界既无热量交换又无物质交换的系统。
平衡状态：在不受外界影响（重力场作用除外）的条件下，工质或系统的状态参数不随时间而变化的状态。
热力状态：工质在某一瞬间所呈现的宏观物理状况。
状态参数：压力、温度、比体积、热力学能、焓、熵等。
基本状态参数：压力、温度、比体积压力（Pa ，mmH 2O ，mmHg ，atm, at 换算）：1 bar = 105 Pa 1 MPa = 106 Pa1 atm = 760 mmHg = 1.013105 Pa 1 mmHg =133.3 Pa 1 at=735.6 mmHg = 9.80665104 Pa1 psi=0.006895MPa温度：处于同一热平衡状态的各个热力系，必定有某一宏观特征彼此相同，用于描述此宏观特征的物理量。
（标志冷热程度的物理量） 比体积：单位质量的工质所占有的体积。
密度：单位体积工质的质量。
ρν=1。
状态公理：对组元一定的闭口系，独立状态参数个数 N =n +1 状态方程式：Ϝ(p ，ν，T)=0。
独立参数数目N =不平衡势差数=能量转换方式的数目=各种功的方式+热量= n +1准平衡过程：系统所经历的每一个状态都无限接近平衡态的过程。
可逆过程：系统经历某一过程后，如果再沿着原路径逆行而回到初始状态，外界也随之恢复到原来的状态，而不留下任何变化。
工程热力学第章湿空气
工程热力学第章湿空气湿空气的基本概念湿空气是指空气中同时存在水蒸气和干空气的混合物。
通常，湿空气的含湿量可以用绝对湿度、相对湿度和露点温度来描述。
绝对湿度是指单位体积内所含水蒸气的质量，通常以克/立方米为单位。
相对湿度是指空气中水蒸气含量与该空气在相同温度下饱和时所含的最大水蒸气量之间的比值，通常以百分比表示。
露点温度是指空气在降温过程中，达到饱和点所需降至的温度。
湿空气的热力学性质湿空气的热力学性质受温度、压力和相对湿度的影响。
在恒压下，随着温度的升高，绝对湿度也会增加。
在恒温下，增大空气的绝对湿度会使得其比热容增加，导致比热容的变化大小与相对湿度有关。
相对湿度对湿空气的热力学性质也有较大影响。
在一定压力下，相对湿度越高，湿空气的比焓增加也越大。
这是因为相对湿度越高，水蒸气与空气的接触面积增加，导致液态水蒸气成为水蒸气的难度增加，能放出的潜热也随之增加。
湿空气的计算方法在工程实际应用中，常需要对湿空气的热力学性质进行计算，以便进行恰当的设计和运行。
常见的湿空气计算方法包括理想气体混合法、质量混合法和体积混合法。
其中，理想气体混合法是使用理想气体状态方程计算混合气体的密度和压强，进而计算混合气体的比焓等热力学性质。
质量混合法则是基于质量平衡和互为饱和的空气和水蒸气间的平衡点来计算混合气体的湿含量等参数。
而体积混合法则是通过混合空气和水蒸气的具体密度和分压力，计算混合气体的各种参数。
湿空气的应用湿空气在工业、民用和航空领域都有广泛应用。
例如，在工业领域中，湿空气被广泛用于制造、冷却和烘干等方面。
在民用领域中，则主要用于室内空气处理和控制，以确保住宅和办公室等空间中的空气质量和舒适度。
在航空领域中，湿空气则被用于飞机的供氧和空气循环系统中，以保证机舱内空气的质量和压力水平。
湿空气作为空气和水蒸气混合产物，其热力学性质和应用领域较为广泛。
了解湿空气的基本概念、热力学性质和计算方法等，对于理解其在工程实际应用中的作用和价值具有重要意义。
工程热力学五水蒸气和湿空气PPT86页
工程热力学五水蒸气和湿空气
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
南华大学工程热力学与传热学A第1-12章作业思考题（1）
第一章 基本概念思考题1. 平衡状态与稳定状态有何区别？热力学中为什么要引入平衡态的概念？答：平衡状态是在不受外界影响的条件下，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
而稳定状态则是不论有无外界影响，系统的状态参数不随时间而变化的状态。
可见平衡必稳定，而稳定未必平衡。
热力学中引入平衡态的概念，是为了能对系统的宏观性质用状态参数来进行描述。
2. 表压力或真空度能否作为状态参数进行热力计算？若工质的压力不变，问测量其压力的压力表或真空计的读数是否可能变化？答：不能，因为表压力或真空度只是一个相对压力。
若工质的压力不变，测量其压力的压力表或真空计的读数可能变化，因为测量所处的环境压力可能发生变化。
4. 准平衡过程与可逆过程有何区别？答：准平衡过程（准静态过程）：是指过程中系统所经历的每一个状态都无限接近于平衡状态的过程。
可逆过程：是指当系统完成某一路径后，如果全过程沿相同的路径逆行而能使过程中所涉及的一切（系统，环境）都恢复到原来的状态而不留下任何痕迹，则这一过程即为可逆过程。
准静态过程和可逆过程的着眼点不同：准静态过程只着眼于工质内部的平衡，有无外部的机械摩擦（耗散）对工质内部的平衡并无影响；可逆过程则分析工质与外界作用所产生的总效果。
不仅强调工质内部的平衡，而且要求工质与外界作用可以无条件地逆复，过程进行时不存在任何能量的耗散。
可逆过程是无耗散的准静态过程。
所以可逆过程一定是准平衡过程，而准平衡过程不一定是可逆过程。
准平衡过程只注重的是系统内部 而可逆过程是内外兼顾！习题1-1已知大气压力计读数为755 mmHg ，试完成以下计算： （1）表压力为13.6Mpa 时的绝对压力（kPa ）； （2）绝对压力为2.5 bar 时的表压力； （3）真空表读数为700 mmHg 时的绝对压力； （4）绝对压力为0.5 bar 时相应的真空度（mbar ）。
解：kPa bar p b 100.61.00610133.37555==××=−kPa p p p g b 6.137********.100=+=+= kPa bar p p p b g 4.149494.1006.15.2==−=−= kPa mmHg p p p v b 3315.755700755==−=−=kPa bar p p p b v 6.50506.05.0006.1==−==−1-4 图1-10所示的圆筒形容器，其直径为450mm ，压力表A 的读数为360kPa ，压力表B 的读数为170kPa ，大气压力为100mmHg 。
工程热力学与传热学(中文)第5章水蒸气与湿空气
是否有400 ºC的水？ 0ºC或-10 ºC的水蒸气
1点
临界点 (critical point )
2线
下临界线 (saturation liquid line )： 不同压力下饱和水状态
上临界线( saturation vapor line )： 不同压力下干饱和蒸汽状态
3区
液相区 (liquid region )
工程热力学与传热学
工程热力学 第五章 水蒸气与湿空气
水蒸气
内容要求
掌握水蒸气的定压产生过程 分析确定水蒸气的状态 了解水蒸气的热力过程 掌握蒸汽热力性质图表的结构和应用
蒸气：泛指刚刚脱离液态或比较接近液态的气态物质。 是一种实际气体。
常用蒸气：水蒸气，氨蒸气，氟里昂蒸气。 水蒸气特点：
人类在热力发动机中最早广泛使用的工质。 来源丰富，价格便宜，耗资少。 比热容大，传热好，有良好的膨胀和载热性能。 无毒无味，不污染环境。
即：
p ptp 611.7Pa, T Ttp 273.16K , v 0.00100021m3 / kg, u 0kJ / kg, s 0kJ /(kg K )
焓： h u pv 0 611.7Pa 0.00100021m3 / kg
0.00061kJ / kg 0
5-2-2 水与水蒸气表（steam tables for water）
按线性插值求得：
t 323.6C, h 3112.4kJ / kg, s 7.5422kJ /(kg.K )
结论 判断工质所处状态
已知（p, t）查饱和蒸汽表，确定蒸汽状态。
t ts ( p) 未饱和液体状态 t ts ( p) 饱和状态，还需再给定干度x t ts ( p) 过热蒸汽状态
工程热力学与传热学(英文) 第5章 水蒸气和湿空气
Assumption： Consider a piston-cylinder device
containing 1kg liquid water at 0ºC
p
Under these conditions, keep the
outside barometric pressure and the
weight of the piston are constant.
Saturated vapor
State 4：psat，tsat，v”，h”，s”
The saturated vapor overheat at constant pressure
（干蒸汽定压过热）
Saturated vapor
State 4：psat，tsat，v”，h”，s”
Further transfer of heat will result in an increase in both the temperature and the specific volume. The value of temperature is more than that of saturation temperature.
5-2-2 Property Tables（水与水蒸气表）
Steam tables:
Property tables of saturated liquid and saturated vapor (table 5, 6) ✓ Properties are listed under temperature（table5） ✓ Properties are listed under pressure（table6）
Saturated liquid-vapor mixture
工程热力学与传热学_水蒸气的热力性质
r h " h ' 面积 bd s s b
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’
q dt h h 面积 des s d s up p c
t S
t
c d
e v
T e
vx
Ts
a s0
b
s’
c d
sx s” s s
0℃ 100℃ 100℃ 100℃
3 v 0 . 001 m kg a
>100℃
va
p
v
vx
T
v
v
e b c
a
b c
d
e a
d
v
s
p a b va c d e v T e Ts a s0 s’ sx s” s s b c d
v’
vx
v” v
五个状态：
（1）a：未饱和水（过冷水），t < ts 过冷度t = ts- t , （2）b：饱和水，t = ts ， （3）d：干饱和蒸汽，t = ts ， （4）c：湿蒸汽，饱和水和饱和蒸汽的混合物 t t s
（5）e：过热蒸汽，t > ts , 过热度 t t -ts
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：
q dt h h 面积 ab s s a l p o o c
0
t S
2）定压汽化阶段b-c-d：饱和水变为干饱和蒸汽，既是定压又是 定温的相变加热过程。比汽化潜热：
干度x：
湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。
x
mg m f mg
水蒸汽定压生成过程中热量的计算
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p 0.5 MPa, t 330C , v 0.55115m 3 / kg, h 3125.6kJ / kg, s 7.5643kJ /( kg. K )
按线性插值求得：
t 323.6C , h 3112.4kJ / kg, s 7.5422kJ /( kg. K )
（3）干蒸汽定压过热
干饱和蒸汽 状态d：ps，ts，v‖，h‖，s‖
继续加热，比体积继续增大，蒸汽温度开始 上升，温度大于相应压力下的饱和温度 过热蒸汽 状态e：ps，t ，v，h，s
2. 水蒸气定压形成过程在p-v图和T-s图表示 某一压力下 p
a 预 热
v v’
T
b 汽 化
vx
e b c d
6. 湿饱和蒸汽（wet vapor）
是饱和蒸汽与饱和液体的混合物．二者处于两相平衡。
7. 干饱和蒸汽
不含有液体的饱和蒸汽。
8. 过热蒸汽（superheated vapor）
在一定压力下，温度大于饱和温度时的蒸汽。 过热度Δt：过热蒸汽温度t – 饱和蒸汽温度ts
9. 过冷液体（subcooled liquid）
c
d 过 热
e
a
v” v
v
s’
sx
s” s s
干度（quality）
湿蒸汽中所含有的干饱和蒸汽的质量分数。
mv x mv mw
说明
T
TS
b
c
d
e
a
饱和水 x=0，干饱和蒸汽 x =1。 汽轮机运行时，干度规定x=0.86-0.88。
s’
sx s” s s
5-1-3 不同压力下水蒸气定压形成过程的p-v图和T-s图
v 0.00100021 m3 / kg, u 0kJ / kg, s 0kJ /(kg K )
焓： h u pv 0 611.7 Pa 0.001000 21m3 / kg
0.00061kJ / kg 0
5-2-2 水与水蒸气表（steam tables for water）
两种水和水蒸气表 饱和水与饱和水蒸气的热力性质表 （附表5，6） 按温度排列（附表5） 按压力排列（附表6） 未饱和水与过热水蒸气的热力性质表（附表7） 粗黑线上方：未饱和水参数 粗黑线下方：过热水蒸气参数
饱和水与饱和水蒸气的热力性质表——温度排序
饱和水与饱和水蒸气的热力性质表——压力排序
1. 饱和水和饱和水蒸气
比体积
压力ps或温度ts 比焓 汽化 潜热 γ
2484.1
压力 温度 p
0.0010
比熵 液体 蒸汽 s‘
0.1056
液体 蒸汽 液体 蒸汽 t
6.9491
v‘
0.0010001
v ‗‘
129.185
h‘
29.21
h‘‘
2513.29
s‘‘
8.9735
饱和水：已知 ps/ ts，确定 v’, h’, s’, u’=h’- psv’
s
-0.0002 8.9938 9.0588 9.1823
v
0.0010002
h
-005 42.01 83.87 2574.0
v
0.00100 02 0.00100 03 0.00100 18 0.00100 79
h
-0.04 42.01 83.87 167.51
s
-0.0002 0.1510 0.2963 0.5723
p pcr
a4 b4 a3 b3 a2 b2 a1 b1
C
d4
T Tcr
e4 d3 d2 e3 e2 b2 b3 b4
C
pcr Tcr
d4 d3 d2 e4 e3 e2 d1 e1
d1
e1
0
A
B
a3 a2 a4 a1
b1
v
0
A
B s
水的临界点状态
pcr 22.064MPa, tcr 373.99C , vcr 0.003106m3 / kg, hcr 2085.9kJ / kg, scr 4.4092kJ (kg.K )
（2）第二阶段：饱和水定压汽化
饱和水 状态b： ps，ts ，v‘，h‘，s‘
继续加热，水开始汽化，饱和温度不变， 比体积增大，水量逐渐减少，汽量逐渐增加 湿饱和蒸汽
状态c： ps，ts， vx，hx，sx
继续加热，温度保持不变，比体积增大， 直至汽缸中的水全部变成蒸汽
干饱和蒸汽
状态d：ps，ts，v‖，h‖，s‖
在一定压力下，温度低于相应饱和温度的液体。 过冷度Δt：饱和蒸汽温度ts –过冷液体温度t
5-1-2 水蒸气的定压产生过程
分 析 假设 活塞式汽缸中水蒸气的定压产生过程。 • 汽缸中有1kg，初温为0º C的水 • 水面上有一个可以移动的活塞，施加一定的压力p （不同实验序号下维持恒定压力）
• 在容器底部对水加热
是否有400 º C的水？ 0º C或-10 º C的水蒸气
1点
临界点 (critical point ) 下临界线 (saturation liquid line )： 不同压力下饱和水状态 上临界线( saturation vapor line )： 不同压力下干饱和蒸汽状态
2线
3区
液相区 (liquid region ) 汽液两相区( liquid-vapor region ) 汽相区 (vapor region )
2484.1
比熵
液体 蒸汽 s‘ s‘‘
0.1056 8.9735
129.185
29.21
2513.29
已知1kg湿饱和蒸气=xkg干饱和蒸气+（1-x）kg饱和水
v x xv (1 x)v hx xh (1 x)h s x xs (1 x) s u x hx ps v x
130.598 135.226 144.475
0.0010003
0.0010018
28.854
60 80
153.717
162.956
2612.7
2650.3
9.2984
9.4080
30.712
32.566
2611.8
2649.7
8.5537
8.6639
15.336
16.268
2610.8
2648.9
5. 饱和状态（saturation state）
气液两相处于动态平衡的状态。 饱和液体（saturated liquid）：饱和状态下的液体。 饱和蒸气（saturated vapor）：饱和状态下的蒸气。 饱和温度和饱和压力 特点 （1）汽液共存。 （2）汽液同温。 （3）饱和压力随饱和温度的升高而增大， 两者一一对应。
8.2313
8.3422
例题
1. 利用水蒸气表，确定下列各点的状态 （1）t=45 º C, v=0.00100993 m3/kg。 （2）t=200 º C, x= 0.9。 （3）p=0.5 MPa, t= 165º C。 （4）p=0.5 MPa, v=0.545 m3/kg。
分析求解过程 解：（1） t=45 º C, v=0.00100993 m3/kg ; 由已知温度，查饱和水与饱和水蒸气表（附表5）。 知：
p
加热
1. 水蒸气产生过程的三个阶段
p p p p p
加 热 未饱和水
加 热 饱和水
加 热 湿饱和蒸汽
加 热 干饱和蒸汽
加 热 过热蒸汽
水定压预热
饱和水定压汽化
干蒸汽定压过热
（1）第一阶段：水定压预热
未饱和水 状态a：ps，t ，v，h，s
吸热，温度升高，比体积略增
饱和水
状态b： ps，ts ，v‘，h‘，s‘
v ' 0.00101m 3 / kg v
确定该状态为饱和水，查饱和水与饱和蒸汽表得：
ps 0.01MPa, h 191.76kJ / kg, s 0.6490kJ /(kg. K )
（2） t=200 º C, x= 0.9 ; 该状态为湿蒸汽，查饱和水与饱和水蒸汽表，得：
h' 852.34kJ / kg, h'' 2792.47kJ / kg, s' 2.3307kJ /(kg. K ), s'' 6.4312kJ /(kg. K )
工程热力学与传热学
工程热力学 第五章 水蒸气与湿空气
水蒸气
内容要求
掌握水蒸气的定压产生过程 分析确定水蒸气的状态 了解水蒸气的热力过程 掌握蒸汽热力性质图表的结构和应用
蒸气：泛指刚刚脱离液态或比较接近液态的气态物质。 是一种实际气体。
常用蒸气：水蒸气，氨蒸气，氟里昂蒸气。 水蒸气特点： 人类在热力发动机中最早广泛使用的工质。 来源丰富，价格便宜，耗资少。 比热容大，传热好，有良好的膨胀和载热性能。 无毒无味，不污染环境。 蒸气的热力计算： 不能按理想气体处理。 状态方程式，比热的函数关系，以及有关热工计算的 经验公式都比较复杂。 采用查图查表方法—— 蒸气的热力性质图表。
未饱和水，饱和水，湿饱和蒸汽， 干饱和蒸汽，过热蒸汽
5态
5-2 水蒸气的状态参数
分析对比
理想气体和实际气体的不同
5-2-1 零点的规定
选择水的三相点（273.16K）的液相水为基准点。 规定该状态下，液相水的热力学能和熵为零。
即：
p ptp 611.7 Pa,
T Ttp 273.16K ,
饱和水蒸气：已知 ps/ ts， 确定 v’’, h’’, s’’ , u”=h”- psv”