7.第七章 水蒸气解析
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饱和水：一定压力下，温度等于对应饱和温度的水。或者 说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的水。
未饱和水：一定压力下，温度低于对应饱和温度的水。 或者说：一定温度下，压力高于饱和蒸汽压的水。
第二节 水和水蒸气状态参数
一、焓、热力学能、熵零点的规定
原则上可任取零点，国际上统一规定。
水的三相点 T 273.16 u 0 s 0
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。
第一节 定压下水蒸气的发生过程
未饱t <和t水s
饱t和=水ts
t = ts
饱和湿蒸气
t = ts
t > ts
饱和干蒸气 过热蒸气
v < v’ v = v’ h < h’ h = h’ s < s’ s = s’
预热阶段
v ’< v <v’’ h ’< h <h’’ s ’< s <s’’
汽化阶段
v = v’’ v > v’’ h = h’’ h > h’’ s = s’’ s > s’’
3、湿饱和蒸气 除p或T外，其它参数与两相比例有关
水和水蒸气状态参数p、T、v、h、s均能从
水蒸气图表查得，ｕ按 u h p 计算得到。
两相比例由干度 x 确定
定义
饱和蒸气
饱和水
对干度x的说明： x = 0 饱和水 x = 1 干饱和蒸气
0 ≤ x ≤ 1 湿蒸汽 在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
过热阶段
水蒸气定压发生过程说明
(1) Q U W U pdV
U pV U ( pV ) H
(2)
只有加热时熵永远增加
(3) 理想气体
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度
过热蒸汽 过热度
过冷水
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
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
向上翘的发散的形线
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 5、等容线 v
同理想气体一样， v 线比 p 线陡 6、等干度线 x
在x=0, x=1之间，从C点出发的等分线
焓熵图
h
T C
x s
第三节 蒸气的热力过程
热力过程： p s T v
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
水蒸气 在空气中含量极小，当作理想气体
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
本章主要内容
1. 水蒸气的产生过程 2. 水蒸气图表的结构和应用 3. 水蒸气热力过程功和热量的计算
但 h u pv 对水：
p 611.659Pa v 0.00100021m3 / kg
h u pv 0.6J/kg 0.0006J/kg 0
二、水和水蒸气状态参数确定的原则
1、未饱和水及过热蒸气 确定任意两个独立参数，如：p、T
2、饱和水和干饱和蒸气 确定p或T
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。
已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度x h ,v ,s
三、水蒸汽表和图
一、水蒸汽表 两类水及水蒸气表 1、饱和水和干饱和蒸气表 2、未饱和水和过热蒸汽表
饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列） 饱和水和饱和水蒸气表（按压强排列）
查表举例（2）
已知 t=250℃, 5kg 蒸气占有0.2m3容积, 试问蒸 气所处状态? h=?
t=250℃ , v ' 0.00125145m3 kg v" 0.050112 m3 kg
v ' v v '' 湿蒸汽状态
已知 t=250℃, 5kg 蒸气占有0.2m3容积, 试问蒸 气所处状态? h=?
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
注意！wenku.baidu.com理想气体过程的区别
第一定律与第二定律表达式均成立
准静态 w pdv wt vdp
dsiso 0
可逆
理想气体特有的性质和表达式不能用
水蒸气的定压过程
锅炉、换热器
q = h wt = 0
例：锅炉中，水从 30℃ ，4MPa, 定压 加热到450 ℃
第七章 蒸气的热力性质与热力过程
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
p
T
pc
a3 b3
p c3 d3 e3
pc T Tc
Tc
a2 b2 c2 d2 e2
Tc
a1b1
c1
d1 e1 a1 a2a3
p pc pc
T e3e2
Tc
b3 b2 b1
c3 d3d c2
2
c1
d1
e1
v
s
一点 两线 三区 五态
一点 水的临界点 两线 饱和蒸汽状态连线（上界限线）
饱和液体状态连线（下界限线） 三区 汽态区：上界限线与临界等温线上段右侧区域
未饱和水：一定压力下，温度低于对应饱和温度的水。 或者说：一定温度下，压力高于饱和蒸汽压的水。
第二节 水和水蒸气状态参数
一、焓、热力学能、熵零点的规定
原则上可任取零点，国际上统一规定。
水的三相点 T 273.16 u 0 s 0
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。
第一节 定压下水蒸气的发生过程
未饱t <和t水s
饱t和=水ts
t = ts
饱和湿蒸气
t = ts
t > ts
饱和干蒸气 过热蒸气
v < v’ v = v’ h < h’ h = h’ s < s’ s = s’
预热阶段
v ’< v <v’’ h ’< h <h’’ s ’< s <s’’
汽化阶段
v = v’’ v > v’’ h = h’’ h > h’’ s = s’’ s > s’’
3、湿饱和蒸气 除p或T外，其它参数与两相比例有关
水和水蒸气状态参数p、T、v、h、s均能从
水蒸气图表查得，ｕ按 u h p 计算得到。
两相比例由干度 x 确定
定义
饱和蒸气
饱和水
对干度x的说明： x = 0 饱和水 x = 1 干饱和蒸气
0 ≤ x ≤ 1 湿蒸汽 在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
过热阶段
水蒸气定压发生过程说明
(1) Q U W U pdV
U pV U ( pV ) H
(2)
只有加热时熵永远增加
(3) 理想气体
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度
过热蒸汽 过热度
过冷水
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
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
向上翘的发散的形线
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 5、等容线 v
同理想气体一样， v 线比 p 线陡 6、等干度线 x
在x=0, x=1之间，从C点出发的等分线
焓熵图
h
T C
x s
第三节 蒸气的热力过程
热力过程： p s T v
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
水蒸气 在空气中含量极小，当作理想气体
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
本章主要内容
1. 水蒸气的产生过程 2. 水蒸气图表的结构和应用 3. 水蒸气热力过程功和热量的计算
但 h u pv 对水：
p 611.659Pa v 0.00100021m3 / kg
h u pv 0.6J/kg 0.0006J/kg 0
二、水和水蒸气状态参数确定的原则
1、未饱和水及过热蒸气 确定任意两个独立参数，如：p、T
2、饱和水和干饱和蒸气 确定p或T
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。
已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度x h ,v ,s
三、水蒸汽表和图
一、水蒸汽表 两类水及水蒸气表 1、饱和水和干饱和蒸气表 2、未饱和水和过热蒸汽表
饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列） 饱和水和饱和水蒸气表（按压强排列）
查表举例（2）
已知 t=250℃, 5kg 蒸气占有0.2m3容积, 试问蒸 气所处状态? h=?
t=250℃ , v ' 0.00125145m3 kg v" 0.050112 m3 kg
v ' v v '' 湿蒸汽状态
已知 t=250℃, 5kg 蒸气占有0.2m3容积, 试问蒸 气所处状态? h=?
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
注意！wenku.baidu.com理想气体过程的区别
第一定律与第二定律表达式均成立
准静态 w pdv wt vdp
dsiso 0
可逆
理想气体特有的性质和表达式不能用
水蒸气的定压过程
锅炉、换热器
q = h wt = 0
例：锅炉中，水从 30℃ ，4MPa, 定压 加热到450 ℃
第七章 蒸气的热力性质与热力过程
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
p
T
pc
a3 b3
p c3 d3 e3
pc T Tc
Tc
a2 b2 c2 d2 e2
Tc
a1b1
c1
d1 e1 a1 a2a3
p pc pc
T e3e2
Tc
b3 b2 b1
c3 d3d c2
2
c1
d1
e1
v
s
一点 两线 三区 五态
一点 水的临界点 两线 饱和蒸汽状态连线（上界限线）
饱和液体状态连线（下界限线） 三区 汽态区：上界限线与临界等温线上段右侧区域