工程热力学 水和水蒸气的性质
工程热力学水蒸汽的热力性质
一点(临界点) 二线(饱和水线、干饱和蒸汽线) 三区(未饱和水区、湿蒸汽区、过热蒸汽区) 五态(未饱和水状态、饱和水状态、湿蒸汽状态、干饱和
蒸汽状态、过热蒸汽状态) 水蒸气热力性质图结构特征口诀
“ 一点连双线，三区五态 含 ”
28
5-3 水蒸气的热力性质图表
一、水和水蒸气的热力性质表 包括两种表：
17
二、水蒸气的p-v图和T-s图
将各种压力下水蒸气的定压产生过程线集中表示在 p-v图和T-s图上而得到。
压力升高对汽化过程的影响 p升高（ts升高）：v0基本不变（水的可压缩性极小）； v′增大（因水的膨胀性大于压缩性）； v″减小（因汽的压缩性大于膨胀性）；
18
5-2 水蒸气的定压产生过程
24
5-2 水蒸气的定压产生过程
三、高参数水蒸气对锅炉设备的影响
温度提高的影响
——过热器的受热面积增大， 对材料耐热性能要求高。
压力提高的影响
——液体热和过热热的比例增 大，汽化热的比例缩小，所以 要求：省煤器和过热器受热面 增大，而水冷壁受热面减小。
25
课 堂 问 答
1、为什么现代高参数锅炉广泛设置顶棚过热器和 屏式过热器？
ps上升， ts上升
ts上升， ps上升
一一对应
饱和温度 32.88 ℃ 100 ℃ 179.88 ℃ 365.71 ℃
水
如青藏高原：ps=0.06MPa
ts=85.95 ℃
使水汽化的方法： 1）加热升温；2）降压扩容。
9
5-2 水蒸气的定压产生过程
5-2 水蒸气的定压产生过程
一、水蒸气的定压产生过程
饱和水与干饱和蒸汽的热力性质表；
未饱和水与过热蒸汽的热力性质表.
水-水蒸气
高中化学书上说的，大约是1700倍。
算法：水的密度是1*10^3千克每立方米水蒸气密度是0.6千克每立方米等质量的水体积是m/10^3,水蒸气体积是m/0.6所以（m/10^3）/(m/0.6)==1667,大约是1700倍在《工程热力学》（第三版 曾丹苓主编）中可以查到。
100℃，一个标准大气压，水的比体积为：0.00104344m3/kg(液体)、1.6736m3/kg(蒸汽)。
书中没有105°的数据，不过有110℃的数据，与100℃的相差不大。
3立方米水——>3 X 10^3kg质量——>3 X 10^3 X 1.6736 = 5020.8立方米 水蒸气体积。
作者：nono20091标准大气压下，3立方米的水的温度是多少？常压下水的密度只是温度的函数。
作者：nzj87PV=nRT这样可以计算吧！！作者：nono20091标准大气压下，105摄氏度下的水蒸气密度是0.59kg/m^3 (from NIST)作者：nono2009It's for ideal gas.QUOTE:Originally posted by nzj87 at 2009-9-12 10:12:PV=nRT这样可以计算吧！！作者：nono2009Check it out./bbs/viewthread.php?tid=573039&view=old作者：chendy6822表是：饱和水与饱和蒸汽热力性质（以温度为序），数据比较详细。
一般的《工程热力学》书上都有这个表。
作者：nono20091标准大气压下水蒸气密度：温度(C) 密度 (kg/m^3)105 0.5897110 0.5816115 0.5737120 0.5660125 0.5585130 0.5512135 0.5441140 0.5372145 0.5304150 0.5238Need more?作者：nono2009对于饱和蒸汽压表，同温度下压力不是1标准大气压, 对应饱和蒸气密度是0.7049 （close to the value you gave）。
7.第七章 水蒸气解析
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
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
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。
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
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
工程热力学与传热学(第十五讲)10-1、2(一)
第十章水蒸气热力工程中使用的气体工质包括：气体和蒸汽两类。
蒸汽：是指刚刚脱离液态，或比较接近液态的气体工质，在被冷却或压缩时很容易回到液态。
特点：蒸汽分子之间的作用力和分子本身的体积不能忽略，不能作为理想气体处理。
工业上常用的蒸汽：水蒸气、制冷剂蒸汽等。
水蒸气的特点：①具有良好的热力性质；如比热容大、传热性好。
②价格低廉，对环境无污染。
③适用范围广。
制冷剂蒸汽主要有低沸点的氨和氟利昂，它们的性质与水蒸气类似。
本章以水蒸气为例，分析蒸汽的产生过程和性质，研究对其进行热工计算的方法，同时了解其它物质蒸汽的共性。
第一节基本概念一、汽化物质的液态与气态在一定条件是可以相互转换的。
汽化：物质由液态变为气态的过程称为汽化。
汽化有两种方式：蒸发与沸腾。
蒸发：在液体的自由表面上进行气化过程称为蒸发。
如杯中的水敞口放置一段时间后减少了；湿衣服晾干了等。
蒸发过程：液面附近动能较大的分子克服液体的表面张力，离开页面，并上升到空气中。
由于能量较大的分子的离开，会使液体内分子的平均动能减少，表现为液体温度降低，只有不断加热，才能维持液体的温度不变。
温度越高，蒸发越剧烈。
二、饱和温度、饱和压力在蒸发过程中，液面上方空间里的蒸汽分子总有可能碰液面而返回液体中，即凝结过程与蒸发过程是同时存在的。
一般的蒸发都是在自由空间中进行的，液面上除蒸汽分子外还有大量空气等其他气体，因而蒸汽分子的浓度很小，分压较低，其凝结速度小于蒸发速度，总的来看表现为蒸发过程。
若蒸发发生在封闭的容器中，随着蒸发的进行，液面上方的蒸汽分子越来越多，碰撞液面的机会也越来越多，使凝结速度加快。
当蒸发和凝结的速度相等时，气液两相将达到平衡，这时空间的蒸汽分子浓度不再改变，这种处于两相平的状态称为饱和状态。
饱和温度（t s）：饱和状态时所对应的温度称为饱和温度。
饱和压力(p s)：饱和状态时液体表面上方蒸汽产生的压力称为饱和压力。
对应于某一饱和温度，必有一个饱和压力与之对应，饱和温度越高，对应的饱和压力就越大。
工程热力学 7 水和水蒸气的性质
饱和水→（饱和水+饱和水蒸气）湿饱和蒸汽→干饱和蒸汽 干度 ：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
干饱和蒸汽质量 mv x ＝ 湿饱和蒸汽质量 mv mf
汽化阶段,容器内的温度ts恒定.吸收的热量用于由水变为汽 所需要的能量和对外做膨胀功. 定P下将1Kg饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需要的 热量叫汽化潜热.用r表示.单位KJ/Kg
p pc pcCFra bibliotekb3 c3 d 3 d2 b2 c2 d1 c1 b1
T Tc e3 e2 e1
B
s
T-s图上的水蒸气定压加热过程
水蒸气的定压发生过程在P-V T-S图上所表示的特征, 归纳为:
• 一点: 临界点 • 二线:饱和液线AC(下界线)
饱和蒸汽线BC(上界线) 交于C点
• 三区:未饱和液体区,湿饱和蒸汽区,过热蒸汽区 • 五种状态:对水加热,水温升高(比容增加),至到P所对应
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
二、水蒸气的p-v图，T-s图 ｐ127
一点，二线，三区，五态
p
pc
C C a3 b3 c3 d 3 e3 T Tc Tc b3 c3 d 3 a2 b2 c2 d 2 e2 d2 Tc b2 c2 d1 a1 b1 c1 d1 e1 A c1 b1 B B a a a3 1 2 A s v
工程热力学-06 水蒸气的热力性质
(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：
（64;
• 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
蒸发热(液体温度越低，蒸发热越高)
蒸发制冷
1
2、饱和状态
逸出的分子数 = 被液面俘获的分子数
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和状态：汽化和液化达到动态平 衡共存的状态
饱和水、饱和水蒸气 饱和液体、饱和蒸气
饱和温度Ts 饱和压力ps
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
§6-2 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’’
(3) 理想气体 h = f (T )
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加 h ''− h ' = γ 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度 Δt过冷 = ts − t 过冷水
过热蒸汽 过热度 Δt过热 = t − ts
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 第4章
2
2
p
dT，s
1
2
dq T
pdv，w
vdp q ，
Tds
5
二、四个基本热力过程
(一)、定容过程（dv=0）
工质在变化过程中容积保持不变的热力过程。 1.过程方程式： v = Const。 2.基本状态参数间的关系式：
p2 T2 v1 v2及 p1 T1
dq Tds
dq cn dT
T T T n s n cn cV
n 1
30
p
p p n v v n
(n 0)
0
T
( n 1) (n )
p v
T cp
s
v
p v
T T s n cn
p1v1 - p2 v2
nRg n 1
T1 T2
nw
25
5.理想气体 n q的计算
q u w cv T2 T1
Rg n 1
T2 T1
k - 1cv T T cv 2 1 n 1
q=
n cV T2 T1 n 1
n
ln p2 / p1 ln v1 / v2
cn c p n 等。 cV n 或由 cn n 1 cn cV
28
四、多变过程的能量关系w / q
w
Rg n 1
T1 T2
1
n 1
cV T1 T2
n q cV T2 T1 n 1
n
w 1 q n
1 0 n 1 0 n
工程热力学和传热学06水蒸气性质和过程
一、饱和温度和饱和压力
饱和状态(Saturated state) 当汽化速度=液化速度时，系统处于动 态平衡，宏观上气、液两相保持一定的相 对数量—饱和状态。 相应的温度和压力称为饱 和温度（ts）和饱和压力(PS)， 两者一一对应。 ts =f(Ps)，只有 一个独立变量。
饱和蒸汽
饱和水
9
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡 饱和温度Ts 饱和压力ps Ts ps=1.01325bar 青藏 ps=0.6bar 一一对应
15
16
第三节
水蒸气表
饱和水与饱和水蒸气表、未饱和水与过热蒸汽表
一、饱和水与饱和水蒸气表
1. 按温度排列，附表2 tps, v’，h’，s’， v”，h”，s” 2. 按压力排列，附表3 pts, v’，h’，s’， v”，h”，s” 湿蒸汽： v’，h’，s’ v”，h”，s”
x 二、未饱和水与过热水蒸气表 t，p v， h， s u=h-pv
6
第二节 水的定压汽化过程和 水蒸气的p-v图及T-s图
汽化液化 (vaporization and liquefaction)
汽化：由液态到气态 的过程。
蒸发：在液体表面进行 的汽化过程。 沸腾：在液体表面及内 部进行的强烈汽化过程。
液化：由气相到液相 的过程。
h p1
P2=0.005Mpa，
解：可逆过程1-2：
t1 p2
1
P1，t1
2 s
h1=3317kJ/kg， s1=6.8204kJ/(kgK)
s2=s1= 6.8204kJ/(kgK)
P2
s2’=0.4762kJ/(kgK)，s2”=8.3952kJ/(kgK) h2’=137.77kJ/kg，h2”=2561.2kJ/kg
第7章水蒸汽
第七章水蒸汽水蒸汽是人类在热力发动机中最早应用的工质，虽然后来也应用其他的工质，但是由于水蒸汽易于获得，价格低廉、无污染等优点，至今仍然是工业上广泛使用的工质。
水蒸汽在某些条件下可以当做理想气体来处理，例如空气中的水蒸汽，内燃机燃气中的水蒸汽等，由于水蒸气的分压力比较低或者温度较高，当做理想气体来处理不会有太大的偏差，但是大多数情况下我们使用的水蒸汽离液态不远，分子间的作用力和分子本身的体积不可忽略，因此不能当做理想气体来处理。
水蒸汽的热力性质比理想气体复杂的多，不能用简单的公式来计算，在工程计算中，不能单纯的利用数学方法计算，而是采用查取图表的方式来解决，这些图表是理论分析与实验相结合的方法，得出水蒸汽热力性质的复杂公式，由计算结果经过实验验证编制而成的。
本章主要介绍水蒸汽产生的一般原理，水蒸汽参数的确定，水蒸汽图表的结构和应用，计算水蒸汽在热力过程中传递的功和热量。
7．1 水的相变及相图一、饱和温度和饱和压力液体分子和气体分子一样处于紊乱的热运动中，当液体分子处于一个能够承受一定压力的容器中时，随时有液体表面附近的动能较大的分子克服表面张力扩散到上部空间，同时，上部空间的蒸汽分子也会与液面碰撞而回到液面，凝成液体。
这就是气化（蒸发）与液化（凝结）的过程。
气化时，分子带走了液体的能量，液体内分子的平均动能减小，气化速度降低，要维持气化的持续进行，就需要加热来提供热量。
可见，气化速度取决于液体的温度。
液化过程取决于上部蒸汽分子的压力，蒸汽分子越多，蒸汽压力也就越大，与液面碰撞的几率越大。
气化与液化到一定程度时会达到动态平衡，此时的状态称为饱和状态。
上部的蒸汽称为饱和蒸汽，饱和蒸汽的压力称为饱和压力，下部液体称为饱和液体，温度叫做饱和温度。
饱和温度和饱和压力一一对应。
若温度变化，气化速度会发生变化，会达到新的平衡状态。
饱和蒸汽的特点是，在一定容积下，不能再含有更多的蒸汽，如果再有蒸汽加入，就必定有一部分蒸汽凝结，饱和蒸汽致命由此而来。
工程热力学 课件 第七章 水蒸气.ppt
u = h - pv
T-s图
水蒸汽的T-s图（见图7-7）由界限曲线划分为湿 区和过热区，有定干度线、定压线、定容线和定 热力学能线 可据任意两个已知状态参数求得其它各参数 h = u + pv
h-s图
第七章 水蒸气
7-1 饱和温度和饱和压力
水的相变过程
汽化：水由液态转变为气态的过程称为汽化 蒸发：在水表面进行的汽化过程称为蒸发 沸腾：在水表面和内部同时进行的强烈汽化过程称
为沸腾 凝结：水由气相转变为液相的过程称为凝结
饱和状态
饱和状态：液态水和蒸汽处于动态平衡的状态
处于饱和状态的蒸汽称为饱和蒸汽，液态水称为 饱和水
水的三相点的平衡压力和温度分别是
ptp=611.659Pa , Ttp=273.16K(ttp=0.01℃) 三相点液相比体积vtp'=0.00010021m3/kg
7-2 水的定压加热汽化过程
水的定压汽化过程
水的定压沸腾汽化：过冷水→饱和水→湿饱和蒸 汽→干饱和蒸汽→过热蒸汽
液体热ql ：水在定压下从未饱和状态加热到饱 和状态称为预热阶段，所需的热量为液体热
温度为0.01 ℃ 、压力为p的过冷水
对于过冷水 v0≈0.001m3/kg , u0=0kJ/kg h0≈0kJ/kg , s0≈0kJ/(kg·K)
温度为t、压力为p的饱和水
0.01℃的水在定压p下加热至ts的饱和水所需液体热
ql
c dT Ts
273.16K p
c pTs
汽化潜热γ：由饱和水定压加热为干饱和蒸汽所 需的热量为汽化潜热
工程热力学-ch7 水蒸气
第7章 水蒸气
第四节
水蒸气的基本过程
第7章 水蒸气
• 水蒸汽基本过程
定容、定压、定温及定熵四种 求解任务 与解理想气体的过程一样，要求：
1、初态和终态的参数； 2、过程中的热量和功。
第7章 水蒸气
利用图表分析、计算水蒸气的步骤： 1、根据初态的两个已知参数，从表或图中
查得其他参数。 2、根据过程特征及一个终态参数确定终态，
二、水蒸气表 水蒸气表
• 饱和水及干饱和蒸气表 • 未饱和水及过热蒸气表
查表
判断工质所处的状态 查相应的表或进行相应的计算
第7章 水蒸气
• 情况一：已知（p,t）
查饱和表得已知压力（或温度）下的饱和温度
ts(p)（或饱和压力ps(t) ）：
t ts ( p) t ts ( p) t ts ( p)
• 预热阶段 • 汽化阶段 • 过热阶段
第7章 水蒸气
水蒸气定压发生过程图
预热
蒸发
过热
第7章 水蒸气
• 预热阶段
状态及状态参数： 未饱和水（过冷水）
p const. t ts v v s s h h
饱和水
p const. t ts v v s s h h
第7章 水蒸气
• 汽化阶段
在湿蒸气区干度及其它参数的的计算：
x y y y y
v v x(v v) s s x(s s) h h x(h h)
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。
h xh" (1 x)h'
v xv" (1 x)v'
u0 0 kJ / kg s0 0 kJ /(kg K ) Q v0 0.00100021 m3 / kg h0 u0 p0v0 0 kJ / kg
水蒸气(热力学)
sx (1 x) s xs s x( s s) s x r T
u x hx pv x
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
工程上将水基准点的 焓视为零已足够精确
水蒸气的表和图
按温度排列（附表5） 饱和水与饱和蒸汽表 按压力排列（附表6）
参数右上角加“”表示饱和液 体参数，加“”表示饱和蒸汽 参数
未饱和水与过热蒸汽表（附表7）
湿蒸汽参数的确定:
注意粗黑线
p p s ， t ts
vx (1 x)v xv v x(v v)
3. 了解水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查出水蒸气 状态参数。
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。
气体 气态工质
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 。
蒸汽
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。
单元三 水蒸气的热力性质
知识点
实际气体的水蒸气的形成过程 状态参数的确定方法
内容提纲
课题一 水蒸气 课题二 蒸汽的流动
复习思考题
水蒸气在基本热力过程中的能量转换规律
蒸汽的流动规律
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。
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。
工程热力学第七章水蒸气之水蒸气的图表ppt课件
20 135.226 2537.7 9.0588 0.0010018 83.87 0.2963 0.0010018 83.87 0.2963
40 144.475 2575.2 9.1823 28.854 2574.0 8.4366 0.001009 167.51 0.5723
50 149.096 2593.9 9.2412 29.783 2592.9 8.4961 14.869 2591.8 8.1732
T
v
p s
n
02
1）定压线群
h T v p
s n
s n
0
h T s p
湿蒸汽区，T = Ts，直线
过热蒸汽区，斜率随T增 大而增大
2）定温线群 h T v p
02
s T
s T
湿蒸汽区：
dp 0
h s T
Ts
直线，与等压线重合
过热蒸汽区：
V
1 v v T
p
h s T
T
1
V
T
等温线较等压线平坦， 低压时趋于水平。
体积膨胀系数
3）等容线群
02
h T p
s v
s v
等熵条件
p s
v
0
h s
v
h s
p
等容线比等压线陡
4）等干度线
THANK YOU
60 153.717 2612.7 9.2984 30.712 2611.8 8.5537 15.336 2610.8 8.2313
80 162.956 2650.3 9.4080 32.566 2649.7 8.6639 16.268 2648.9 8.3422
100 172.192 2688.0 9.5120 34.418 2687.5 8.7682 17. 196 2686.9 8.4471
严家騄版工程热力学PPT 第7章 水蒸气性质和蒸汽动力循环资料
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
Saturation line
饱和液线
饱和线、三相线和临界点
Triple line
临界点
p
饱和气线
三相线
饱和固线
四个线：三个饱和线、一个三相线 一个点：临界点
v
ptp 611.T 7Pa
T 273.16K
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
思考题 1. 溜冰冰刀 2. 北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相
吉布斯相律 Gibbs phase rule
无化学反应时，热力系独立参数数目为
K f 2
独立强度参数数 组元数 对于水 K 1 单元系 单相 f 1 两相 f 2 三相 f 3 四相 f 4 相数
2 2个（ p和T） 1 1个（ p或T） 0 0个（ p和T定值） 0 不可能
3. 有没有500º C的水？ 没有。t>374.16 ℃
4. 有没有-3 ℃ 的蒸汽？ 有 5. 一密闭容器内有水的汽液混合物，对其 加热，是否一定能变成蒸汽？
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
饱和线、三相线和临界点
饱和液线
临界点
饱和气线
p
三相线
饱和固线
v
T
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
第七章 水蒸气性质和蒸汽动力循环
The property of vapor and vapor power cycle
工程热力学——水蒸气性质和蒸汽动力循环
水和水蒸气是实际气体的代表
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
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高压锅ps=1.6bar
Ts=113.32 ℃
14
若在一定压力下，对液体加热，当T达到该 P对应的饱和温度ts时，液体内部产生大量气泡 （开锅），这些气泡不断产生，扩大，上升到 液面破裂，随之大量蒸气进入液面上方的空间， 这就是沸腾 ，它是液体内部发生的急剧汽化过 程。 相应压力所对应的饱和温度，就是沸点。 不同的压力将有不同的沸点， ts和Ps 一一对应。 （高压锅的好处）。
第七章பைடு நூலகம்水蒸气
•
刚刚脱离液态或距液态较近的气体物
质，因其分子间作用力大不能看作理想气体。
如工程中常用的水蒸气、氨气、氟里昂等。水
蒸气是热能工程中使用最早、应用广泛的一种
工质。它具有良好的热力性质，并且廉价、易 得、无污染。
• 本章主要介绍水蒸气的形成过程、状态参
数的确定、水蒸气图表结构和应用及相关计算。
融点：在一定压力下，固体开始融解时的温度。 汽化过程：水汽化为蒸气，水全部汽化之前为水气两相，
保持沸点温度不变。 沸点：在一定压力下，液体开始汽化时的温度。
过热过程:水全部变为气后再继续加热，蒸气变为过热蒸 气，温度将升高，高于沸点温度。
上述相变过程表示在P—t图上，称为相图。
P125 图7-1所示
当压力降低时，AB与AC两线逐渐接近，并交于A点。 A点是固、液、汽三态共存的状态，称为三相点。 若在低于三相点的压力之下对冰定压加热（m点），当t到一 定的值td，冰将从固相直接变为气相． 将不同压力下时对应的升华温度点d相连就得到升华曲线AD。
8
思考题
ptp 611.2Pa,Ttp 273.16K １. 有没有500ºC的水？ 没有。t >tc=374.16 ℃ ２. 有没有-3 ℃ 的蒸 汽？有
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
一般水蒸气是实际气体!
水蒸气 在空气中含量极小，可当作理想气体
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
3
7-1 纯物质的相变与相图
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态 水的三态： 冰、水、蒸 汽
自然界中大多数纯物质都以三种聚集态存在： 固相、液相、气相，如CO2、H2O等。物质的 存在状态与它存在的环境有关，如水低温时呈 固态，高温时呈气态。
11
汽化与饱和
1.汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
汽化 蒸发：汽液表面上的汽化(任何温度) 沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
(只有在沸点时, 气体和液体均处在饱和状态下）
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。
定P下将1Kg饱和液体转变成同温度的干饱和蒸汽所需要的
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
7
固态 a
液态 气态
ab段 冰的定压加热 b为融点 be段 水的定压加热 e为沸点 el段 气的定压加热
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。
AC线上方端点C是临界点.如t>tc,则无论压力多大都不能使它变为 液体。
2.饱和水定压汽化阶段.(ts、PS均不变.）
饱和水→（饱和水+饱和水蒸气）湿饱和蒸汽→干饱和蒸汽 干度 ：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
x
干饱和蒸汽质量 ＝ mv 湿饱和蒸汽质量 mv mf
汽化阶段,容器内的温度ts恒定.吸收的热量用于由水变为汽 所需要的能量和对外做膨胀功.
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若蒸发在封闭的容器中进行，随着蒸发的进 行，液面上方的蒸气分子越来越多，其碰撞液面 的机率也越来越多，使凝结速度加快。当蒸发速 度等于凝结速度时，汽、液两相达到动平衡，这 时空间内蒸气分子浓度不再改变，这种两相平衡 状态叫饱和状态。这时相应的有饱和蒸气、饱和 液体、饱和温度ts、饱和压力Ps。
现以水为例分析纯物质的三态变化。
4
7-1 纯物质的相变与相图
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态
水的三态： 冰、水、蒸汽
三相之间的变化：
升华 （卫生球）
溶解
汽化
固态
液态
气态
凝固
液化
凝化 （霜）
5
在一定压力下，对固态冰不断加热，冰将经历三个过程 变为过热水蒸气。
融解过程：冰融化为水 ，冰全部融化之前为冰水两相， 保持融点温度不变。
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沸腾现象不仅可用加热方法实现，用减压的 方法也可以。若将高温水减压，使其压力降低 到对应热水温度的饱和压力以下时也会达到沸 腾状态。（90℃水内地不沸腾，高原上就是沸 腾的）
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7-2. 水蒸气的定压发生过程
一.水蒸气的定压发生过程. (p127图＼板书）
1.水的定压预热阶段. (t0→ts水由不饱和水→饱和水)
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固态 a
液态 气态
ab段 冰的定压加热 b为融点 be段 水的定压加热 e为沸点 el段 气的定压加热
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。
饱和蒸气+饱和水=湿蒸气；
不含饱和水的饱和蒸气叫干饱和蒸气。
Ts与Ps有一一对应的关系：ts=f(Ps)
若Ps变化时，平衡将被打破，然后经一热力过 程达到新的平衡
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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
ps
Ts
ps=1.01325bar 青藏ps=0.6bar
Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃