第六章 蒸汽的热力性质(作业)

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水蒸气的热力性质和热力过程

水蒸气的热力性质和热力过程

水蒸气的热力性质和热力过程水蒸气是水在升温和转化成气态时所形成的物质。

它具有一系列的热力性质和热力过程,对于理解水蒸气的特性和应用都非常重要。

首先,水蒸气的热力性质可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述。

热容是指物质在吸收或释放热量时,温度的变化程度。

对于水蒸气来说,它的热容随着温度的升高而增加,这是因为水蒸气的分子间作用力较小,因此吸收热量后分子运动更活跃,温度升高的速率更快。

比热容是指单位质量物质温度升高一个单位时所吸收的热量,对于水蒸气来说,其比热容比水要小。

其次,水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程、准静态过程等。

等容过程是指在恒容条件下,水蒸气吸收或释放热量,而温度发生变化。

等压过程是指在恒压条件下,水蒸气吸收或释放热量,而温度发生变化。

准静态过程是指在过程中系统处于平衡状态,及时微小的温度波动也会使系统不再处于平衡状态。

水蒸气还具有一个重要的性质就是饱和水蒸气压。

饱和水蒸气压是指在一定温度下,液态水和水蒸气达到动态平衡时,水蒸气对应的压力。

饱和水蒸气压与温度之间存在着密切的关系,在一定温度范围内,饱和水蒸气压随着温度的升高而增加。

这个关系可以通过饱和水蒸气压与温度的对数关系来描述,即饱和水蒸气压-温度曲线。

这个曲线在一定条件下是稳定的,不会出现温度降低而饱和水蒸气压增加的情况。

水蒸气的热力过程在许多工业和自然现象中都有重要的应用。

例如,在汽轮机中,水的热力能被转化为机械能;在冷凝器中,水蒸气被冷却并变成液态水,释放出大量的热量,用于加热其他物质;在天气系统中,水的蒸发和凝结过程是形成云、降雨、雪等气象现象的基础。

综上所述,水蒸气具有一系列的热力性质和热力过程,对于理解其特性和应用具有重要意义。

我们可以通过热容、比热容、蒸发潜热和饱和水蒸气压等参数来描述水蒸气的热力性质。

水蒸气的热力过程包括等容过程、等压过程和准静态过程等。

这些性质和过程对于水蒸气在工业、自然现象中的应用都有重要的意义。

热工基础(2.3.7)--蒸气的热力性质和热力过程

热工基础(2.3.7)--蒸气的热力性质和热力过程

习 题1试根据热力学第一和第二定律,推导水蒸气的h -s 图中定压线的斜率为 T sh p =∂∂)(2 湿饱和蒸汽的p =0.9MPa ,x =0. 85,试由水蒸气表求t 、h 、v 、s 和u 。

3 过热蒸汽的p 1=3.0 MPa ,t =425℃,根据水蒸气表求v 、h 、s 、u 和过热度,再用h -s 图求上述参数。

4 开水房烧开水用p =0.1MPa ,x =0.86的蒸汽与t =20℃同压下的水混合,试问欲得5t 的开水,需要多少蒸汽和水?5 已知水蒸气p =0.2MPa ,h =1300kJ/kg ,试求其v 、t 和s 。

6 1kg 蒸汽,p 1 =2. 0MPa 、x 1 =0. 95,定温膨胀至p 2=0.1MPa ,求末态v 、h 、s 及过程中对外所作的膨胀功。

7 汽轮机的进口蒸汽参数为p 1=3.0MPa 、t 1=435℃。

若经可逆绝热膨胀至p 2=0.005 MPa ,蒸汽流量为4. 0kg/s ,求汽轮机的理想功率为多少千瓦?8 一刚性容器的容积为0.3m 3,其中五分之一为饱和水,其余为饱和蒸汽,容器中初压为0.1MPa 。

欲使饱和水全部汽化,问需加入多少热量?末态压力为多少?若热源温度为500℃,试求不可逆温差传热的有效能损失。

设环境温度为27℃。

9 容积为0.36m 3的刚性容器中储有t = 350℃的水蒸气,其压力表读数为100kPa 。

现容器对环境散热使压力下降到压力表读数为50kPa 。

试:(1)确定初始状态是什么状态?(2)求水蒸气终态温度;(3)求过程放出的热量和放热过程的有效能损失。

设环境温度为20℃,大气压力为0.lMPa 。

10 在真空度为96kPa ,干度为x =0. 88湿蒸汽状态下,汽轮机的乏汽进入冷凝器,被定压冷却凝结为饱和水。

试计算乏汽体积是饱和水体积的多少倍,以及每公斤乏汽在冷凝中放出的热量。

设大气压力为0.1MPa 。

11 一刚性绝热容器内刚性隔板将容器分为容积相等的A 、B 两部分。

06-水蒸气的热力性质

06-水蒸气的热力性质
第六章 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

蒸汽的热力性质06

蒸汽的热力性质06

6-5 蒸汽热力性质图
二 压—焓(p—h)图
蒸气压缩制冷循环的主要过程中包括制冷剂在蒸发器内的定压吸热过程, 在冷凝器中的定压放热过程,和一个进、出口焓值相等的绝热节流过程。 压力和焓值是确定、分析、计算蒸气压缩制冷循环的主要参数。因此, 以压力为纵坐标、焓为横坐标的压—焓图在制冷工程中广为应用。

(1)t=280℃<ts,H2O处于未饱和水区

(2)t=550℃>ts,H2O处于过热蒸汽区

(3)v′<v=0.01m3/kg<v″,H2O处于湿蒸汽区

(4)h′<h=2 500kJ/kg<h″,H2O处于湿蒸汽区

(5)h=3 500kJ/kg>h″,H2O处于过热蒸汽区

(6)s=3.0kJ/(kg·K)<s′,H2O处于未饱和水区
第二部分 工质的热力性质
第六章 蒸汽的热力性质
本章要求:
1.了解单元工质的相图与相转变,知道p-T 相图的特点。
2.了解饱和液与饱和蒸气表的特点、参数范围、使用方法。 3.了解未饱和液与过热蒸气表的结构及使用方法。 4.掌握水蒸气和常用的制冷剂热力性质图表的使用,能灵活 应用蒸汽的热力性质图表对实际工程中的能量转换过程进行分 析、计算和研究。
强度参数只有一个
对应一定的温度t,就有确定的饱和压力ps、饱和液的比体积 v′、比焓h′、比熵s′、以及饱和蒸气的比体积v″、比焓h″、 比熵s″。
同样,在给定压力p以后,就可以确定饱和温度ts及饱和液、
饱和蒸气的各个参数。 附录表9、10、12、13、14分别给出H2O、NH3及R134a的
状态1为p1=100kPa的饱和液,由以压力为序的氟里昂R134a饱和

6 蒸汽的热力性质

6 蒸汽的热力性质

第六章蒸汽的热力性质一、是非题1.任何系统处于平衡态时,其熵必然具有最大。

()2.任何系统处于平衡态时,其功势函数具有最小。

()3. 系统的各部分具有相同的温度和压力,该系统一定处于平衡态。

()4.在p—T相图上各饱和曲线的斜率恒为正值。

()5.在任何压力下,液体定压地转变为气相都将经过液—气平衡的饱和状态。

()6.在湿蒸气区进行的绝热节流过程总是呈节流冷效。

()7.在定压过程中有q=c pd T,所以定压加热过程必然是温度升高的过程。

()8.在相转变时,物质总是由浓度较高的相转变为浓度较低的相。

()9.不同工质的热力性质图表对基准点有不同的选择。

()10.不同著作者编制的同一种工质的热力性质图表可能选定不同的基准点。

()11.给定的状态点都必须已知二个独立强度参数才能根据蒸气的热力性质表确定其余的状态参数。

()12.与热力性质表相比,查蒸气热力性质图不需要内插计算,所以得到的参数值的精确度较高。

()二、思考题1.系统的平衡态与热过程的方向性有何联系?如何判定孤立系、定温定容系、压系是否处于平衡态?2.单元复相系处于平衡态必需满足哪些条件?3.试述化学势的定义及意义。

4.了解饱和液与饱和蒸气表的特点、参数范围、使用方法。

5.了解未饱和液与过热蒸气表的结构及使用方法。

6.在动力工程中最常用的蒸气热力性质图是什么图?图上绘制了哪些定值线?各线簇的形状特点如何?7.在制冷工程中常用的制冷剂热力性质图是什么图?图中绘制了哪些定值线?各线簇的形状特点如何?8.常见的蒸气热力过程有哪些?如何利用蒸气热力性质图、表来表示、分析、计算这些过程。

三、习题6—1 水三相点的温度T1=273.16K、压力p1=611.2Pa、汽化潜热r=2 501.3kJ /kg。

如忽略潜热的变化,试按蒸汽压方程计算t2=10℃时的饱和蒸汽压p2,并与表上数据相比较。

6—2按饱和水及饱和蒸汽性质表上数据,用克劳修斯—克拉贝龙方程计算汽化线在150℃时的斜率。

工程热力学第六章水蒸气

工程热力学第六章水蒸气
汽液表面上的汽化汽化63液体分子脱离其表面的汽化速度汽体分子回到液体中的凝结速度这时液体与蒸汽处于动态平衡状态称为饱和状态ppss饱和水饱和蒸汽饱和压力饱和温度一一对应未饱和水饱和水饱和湿蒸汽饱和干蒸汽过热蒸汽水预热汽化过热63未饱和水过冷度过冷水过热蒸汽过热度过热63kjkgk0006112001000100022206175996300010434169461302736085015185000109280374811860682155002639200012858003941292095971222129374150003200032644294429bar6363定压加热线与饱和液线相近的说明当忽略液体cdupdv不同的p液体近似不可压v不变对每个不变的t63一点
第六章 小 结
1、熟悉pT相图 2、熟悉1点2线3区5态 3、会查图表 4、基本热力过程在p-v、T-s、h-s图上的表
示,会计算 q、wt
" '
y xy" (1 x ) y '
y y x " y y'
'
已知p或T (h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+ 干度 x
h ,v ,s
6-4
两相比例由干度x确定
定义
干饱和蒸汽质量 mv x = 湿饱和蒸汽质量 mv mf
对干度x的说明:
干饱和蒸汽
饱和水
x = 0 饱和水 0≤x ≤1
干饱和蒸汽质量 mv x = 湿饱和蒸汽质量 mv mf
对干度x的说明:
干饱和蒸汽
饱和水
x = 0 饱和水 0≤x ≤1
x=1

干饱和蒸
在过冷水和过热蒸汽区域,x无意义

工程热力学(第五版)第6章.水蒸气练习题供参习

工程热力学(第五版)第6章.水蒸气练习题供参习

工程热力学(第五版)第6章.水蒸气练习题供参习第6章水蒸汽7.1 本章基本要求理解水蒸汽的产生过程,掌握水蒸汽状态参数的计算,学会查水蒸汽图表和正确使用水蒸汽h -s 图。

掌握水蒸汽热力过程、功量、热量和状态参数的计算方法。

自学水蒸汽基本热力过程(§7-4)。

7.2 本章难点1.水蒸汽是实际气体,前面章节中适用于理想气体的计算公式,对于水蒸汽不能适用,水蒸汽状态参数的计算,只能使用水蒸汽图表和水蒸汽h-s 图。

2.理想气体的内能、焓只是温度的函数,而实际气体的内能、焓则和温度及压力都有关。

3.查水蒸汽h -s 图,要注意各热力学状态参数的单位。

7.3 例题例1:容积为0.63m 的密闭容器内盛有压力为3.6bar 的干饱和蒸汽,问蒸汽的质量为多少,若对蒸汽进行冷却,当压力降低到2bar 时,问蒸汽的干度为多少,冷却过程中由蒸汽向外传出的热量为多少解:查以压力为序的饱和蒸汽表得:1p =3.6bar 时,"1v =0.51056kg m /3 "1h =2733.8kJ /kg蒸汽质量 m=V/"1v =1.1752kg查饱和蒸汽表得:2p =2bar 时,'2v =0.0010608kg m /3 "2v =0.88592kg m /3 '2h =504.7kJ /kg ''2h =2706.9kJ /kg 在冷却过程中,工质的容积、质量不变,故冷却前干饱和蒸汽的比容等于冷却后湿蒸汽的比容即: "1v =2x v或"1v =''22'22)1(v x v x +- 由于"1v ≈''22v x =≈"2"12v v x 0.5763 取蒸汽为闭系,由闭系能量方程 w u q +?=由于是定容放热过程,故0=w所以 1212u u u q -=?=而u =h -pv 故其中:2x h =''22'22)1(h x h x +-=1773.8kJ /kg 则 3.878-=q kJ /kgQ=mq=1.1752?(-878.3) =-1032.2kJ例2:1p =50bar C t 01400=的蒸汽进入汽轮机绝热膨胀至2p =0.04bar 。

蒸汽的热力性质

蒸汽的热力性质
h xh '' (1 x)h '
s xs '' (1 x)s '
水和水蒸汽热力性质图
• 水和水蒸汽的p—v,T—s图。做定性分析 是很方便,p—v图中曲线下的面积为做功 量,T—s图中曲线下方为交换的热量。 • 但定量计算不是很方便,所以又制定了h— s图。在水状态下,h,s都是线性增加的, 过了C点之后,s增加h也增加。 • 一定程度后,s增加h减小
x
mg
m f mg
• 定义为:饱和蒸汽量与总湿蒸汽量的 重量百分比。显然:饱和水时x=0,干 饱和蒸汽时x=1(无水)
4.2蒸汽热力性质表
水蒸气应用广泛——所以有了标准化的水和水蒸 汽的图表。使用时可以按表查询。
• 对于湿蒸汽,如果已知干度,同样可从表 上查表得到有关数据,但要计算:
v xv '' (1 x)v '
3.3.水蒸汽热力性质图表的应用
(1)确定状态参数 • 已知任意两个独立的状态参数,可在图表 中查出其他的状态参数 h 2200kJ / kg ,查表求 • 比如:已知 t 100 ℃, • s 值。 查表知:t 100 ℃时, h ' 419.06kJ / kg
sHale Waihona Puke h '' 2676.71kJ / kg
Ⅰ 3° 3′ Ⅱ Ⅲ

pc c

Tc
Ⅲ 3″ 2 3
3″3
3′ 179.88℃ 99.63℃ r
2° 2′ 1° 1′
1MPa 0.1MPa
2″2 1″1
1′ 3º 2º 1º
2′
2″ 1 1″
q1

06水蒸气性质和过程解析

06水蒸气性质和过程解析

6
第二节 水的定压汽化过程和 水蒸气的p-v图及T-s图
汽化和液化
蒸发 沸腾
汽化
7
汽化和液化 (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。
8
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 ps ts=100 ℃ ts=85.95 ℃ ts=113.32 ℃
第六章 水蒸气的热力性质和过程
第一节 第二节 第三节 概述 水的定压汽化过程和
水蒸气的p-v图及T-s图
水蒸气表
第四节
第五节
水蒸气的h-s图
水蒸气的基本热力过程
1
第一节 概

水蒸气是人类使用最早、应用最广 (汽车、火车、轮船、发电)的工质。为 什么它受到人们的特别喜爱呢?是因为水 分布广,价格便宜,无毒无臭,而水蒸气 的获得又特别容易(在常压下只要加热到 100℃以上就产生),而在常温下就以液体 水的情况存在,便于我们的循环使用。
t
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’

水蒸气的热力性质和热力过程

水蒸气的热力性质和热力过程
则: h0' u0' p0' v0' 0 611.659 0.00100021 0.6117 J/kg 0
三 水和水蒸气的表和图
1、水和水蒸气表
(1)、饱和水与饱和蒸汽热力性质表 在饱和线上,只有一个独立变量,可以饱和温度或饱
和压力为自变量来设计表格。这样就有两种形式的饱和水 与饱和蒸汽热力性质表。
饱和液体的参数用 ' 表示;饱和气体的参数用 " 表示。
ps ts v ' u ' h ' s ' v" u " h" s"
269
a 饱和水与饱和蒸汽表(以温度排列)
271
b 饱和水与饱和蒸汽表(以压力排列)
在湿饱和蒸气区, 定义干度 x
x mg mg m mg ml
mg饱和蒸气的质量, ml饱和水的质量
wt =0
q h
3、定温过程
2
q 1 Tds T (s2 s1)
w q u wt q h
4、定熵过程
2
q Tds 0
1
w= (u2 u1)
wt (h2 h1)
• 物质的相图(p)
、 (2) 未饱和水与过热蒸汽热力性质表
在未饱和区和过热区,有两个独立变量,可以温度和压力 为自变量来设计表格。
表中涉及p、T、v、h、s五个变量
271
2、水蒸气的图 (1) p--v图(定性分析)
(2) T--s图(定性分析)
等压线
三相线
(3 ) h -- s图 (定量分析)
h
v
p
t
x =0
湿饱和蒸气的状态参数为:
V mlv ' mgv" v (1 x)v ' xv '' v v ' (v" v ')x

工程热力学-06 水蒸气的热力性质

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

第六章 水蒸气的热力学性质及过程

第六章 水蒸气的热力学性质及过程

水蒸气的p 图和T 三、水蒸气的p-v图和T-s图
p
未 饱 和 水 区
C
过热蒸汽区
T x=1
未 饱 和 水 区
C
过热蒸汽区
x=0
湿蒸汽区
0 v
0
x=0
湿蒸汽区
x=1 s
1、一点二线三区五态。 2、当压力升高时,饱和温度随之升高,汽化过程缩短,比汽化 潜热减少,预热过程变长,比液体热增加。 3、 饱和水的比体积随压力的升高略有增加,而饱和蒸汽的比 体积则随压力的升高明显的减小。 4、临界点上的比汽化潜热为零,即汽化在一瞬间完成。
第六章 水蒸气的热力性质和过程
第一节 概述 第二节 水的定压汽化过程和 水蒸气的p 图及T 水蒸气的p-v图及T-s图 第三节 水蒸气表 第四节 水蒸气的h-s图 水蒸气的h 第五节 水蒸气的基本热力过程
基本要求: 基本要求:
1。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念: 。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念: (1)饱和水(饱和温度、饱和压力) )饱和水(饱和温度、饱和压力) )、过热度 (2)过冷度(过冷水)、过热度(过热蒸汽) )过冷度(过冷水)、过热度(过热蒸汽) (3)液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 )液体热、过热热、汽化潜热、干度、 (4) 一点、两线、三区、五态 ) 一点、两线、三区、 2。熟练掌握水蒸汽的热力性质、水定压汽化过程和水蒸汽的 。熟练掌握水蒸汽的热力性质、 P-V图、T-S图 图 图 3。掌握水蒸汽表和利用水蒸汽表进行五态的相关基本计算 。 4。掌握水蒸汽的h-S图和基本热力过程计算 。掌握水蒸汽的 图和基本热力过程计算
例 P=0.5Mpa,v=0.36m3/kg,确定状态,并求出温度、 ,确定状态,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=151.85°C,v’=0.0010928m3/kg,v”=0.37481m3/kg 湿蒸汽

工程热力学-06 水蒸气的热力性质

工程热力学-06 水蒸气的热力性质

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
放掉一些水,Ts不变,
Ts ps=1.01325bar
psp?s Ts=100 ℃
ps
=
⎜⎛ ts ⎝ 100
⎟⎞ 4 ⎠
青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts=85.95 ℃ atm DC Ts=113.32 ℃ 100 D C
纯物质的p-T相图
汽化线
p
p
流体


临界点
气 三相点
汽化线
300 573.15 8.5917 0.0014041 0.02162 1345.4 2748.4 3.2559 5.7038
饱和水和饱和水蒸气表(按压力排列)
流体 固 液 临界点
气 三相点

T
一般物质 T
3、临界点、三相点
当温度超过tC时, 液相不可能存在, 而只可能是气相。 tC临界温度 pC临界压力(与临界温度相对应的饱和压力) 临界温度是最高的饱和温度; 临界压力是最高的饱和压力。
TC = 647.14 K=373.99DC pC = 22.064 MPa vC = 0.003 106 m3/kg
x(s"−
s')
=
s'+
x
r Ts

第6章 蒸汽的热力性质

第6章 蒸汽的热力性质

第六章蒸汽的热力性质6.1 单元工质的相图与相转变 (1)6.1.1 p—T 相图 (1)6.1.2 p—v及T-s相图 (3)6.2 单元复相系平衡条件 (4)6.2.1 热力系平衡判据 (4)6.2.2 化学势 (6)6.2.3 单元系相平衡条件 (7)6.2.4 吉布斯相律 (8)6.2.5 克劳修斯—克拉贝龙方程 (9)6.3 蒸汽的定压发生过程 (12)6.3.1 液体加热 (12)6.3.2 气化 (13)6.4 蒸气热力性质表及其应用 (14)6.4.1 基准点的选定 (14)6.4.2 饱和液及饱和蒸气热力性质表 (15)6.4.3 未饱和液及过热蒸气热力性质表 (16)6.5 蒸气热力性质图及其应用 (17)6.5.1 焓—熵(h-s)图 (17)6.5.2 压—焓(p—h)图 (19)6.5.3 温—熵(T—s)图 (20)6.5.4 蒸气热力性质图表应用 (21)思考题及答案 (28)6.1 单元工质的相图与相转变6.1.1 p—T 相图工质在通常的参数范围内可能呈现为气、液、固三种不同的相。

图6—1在P—T 图上表示出工质处于不同相的区域;在压力较低、温度较高的区域呈现为气相,称气相区;在压力较高、温度较低的区域呈固相,称固相区;在某中间压力和温度区域呈现为液相,称液相区。

工质处于这些相区内只能呈现为单一的相,故又称它们为单相区。

三个单相区由三条相界线0-A、0—B、0-c 分开。

在相界线上工质可以呈现为不同的相。

例如,在气-液界线0-c上,工质可以呈现为气相,也可以呈现为液相,还可以是气、液两种相平衡共存的状态。

物质处于不同的相可以平衡共存的状态称其处于饱和状态。

相界线上的状态都是饱和状态,又称它们为饱和曲线。

在相界线上工质进行平衡的相转变。

在气-液界线0-c 上,饱和液体吸热转变成饱和气,这个过程叫做汽化;相反,饱和气放热转变为饱和液,这个过程叫做凝结。

因此,气-液界线又称为汽化线。

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

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。

蒸汽物理知识点总结

蒸汽物理知识点总结

蒸汽物理知识点总结一、蒸汽的基本性质1. 蒸汽的定义蒸汽是水在一定条件下发生的气态物质。

在标准大气压下,水的沸点是100℃,在这个温度以下,液态水和水蒸气达到平衡,称为饱和蒸汽。

超过饱和蒸汽温度的水蒸气称为过热蒸汽。

2. 蒸汽的物理性质蒸汽具有一定的温度、压力和比体积,其物理性质受温度和压力的影响。

当蒸汽的温度和压力变化时,其比体积也会发生变化。

蒸汽的物理性质对于蒸汽动力机械的设计和运行至关重要。

二、蒸汽的热力特性1. 蒸汽的热力性质蒸汽具有比热容、焓和熵等热力性质。

比热容是指单位质量的蒸汽升高1摄氏度温度所需的热量。

焓是指单位质量的蒸汽所含的总热量,是蒸汽的重要热力参数。

熵是指单位质量的蒸汽在某一温度下的熵值,是描述蒸汽热力性质的重要参数。

2. 蒸汽的热力循环蒸汽作为工业生产和能源转换中的热力工质,其热力循环包括冷凝-加热、等熵膨胀、等压加热和等熵压缩等过程。

这些热力循环过程在热力机械和热力设备中得到广泛应用,是工程技术中重要的应用知识。

三、蒸汽的热工应用1. 蒸汽动力机械蒸汽动力机械包括蒸汽轮机和蒸汽发动机两种类型,是利用蒸汽动力进行能量转换的设备。

蒸汽动力机械在工业生产和能源转换中具有重要的地位,广泛应用于电力、船舶、火车、飞机、机车、工矿企业和供热供暖等领域。

2. 蒸汽锅炉蒸汽锅炉是将水加热转化为蒸汽的设备,是工业生产中的重要设备。

蒸汽锅炉广泛用于火力发电、动力机械、建筑供热、采暖和工业生产中对工艺热量的需求。

3. 蒸汽轮压缩机蒸汽轮压缩机是利用蒸汽压缩空气的设备,广泛应用于制冷、制冷、冷库和空调设备等领域。

4. 蒸汽热交换器蒸汽热交换器是利用蒸汽热量进行热量交换的设备,包括蒸汽换热器、蒸汽冷凝器、蒸汽加热器等。

蒸汽热交换器广泛应用于石油、化工、冶金、电力、制药、国防和航天等领域。

综上所述,蒸汽作为一种重要的热力工质,其基本性质、热力特性、热力循环和应用知识对于工程技术人员和相关从业人员来说具有重要的理论和实践意义。

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h xh 1 x h 0.76089 2560.55 1 0.76089 137.72 1981.23kJ/kg v xv 1 x v 0.76089 28.191 1 0.76089 0.0010053 21.45m3 /kg
2777.7 762.84
热力学习题参考答案 [6-13]1kg压力 p1 3MPa , 温度 t1 300C 的水蒸汽,在气缸中 被定温压缩至原来容积的三分之一,试确定蒸汽的终态压力 p2 , 计算压缩消耗的功及放出的热量,并在p-v 图,T-S图及h-s图上将 此过程表示出来。 解:当
热力学习题参考答案
第六章
蒸汽的热力性质
热力学习题参考答案
是非题: × √ × × × × × ×
热力学习题参考答案 [6-2]按饱和水及蒸汽性质表上的数据,用克劳修斯——克拉贝 隆方程计算汽化线在t=150℃时的斜率。 解:查饱和水及蒸汽性质表 t=150℃ T =273.15+150=423.15K
热力学习题参考答案 [6-7]已知水蒸汽的绝对压力为0.005MPa,比熵 s 6.5kJ / kg K, 问它的状态是否过热蒸汽?如果不是,那么是干饱和蒸汽还是 湿蒸汽,并用水蒸汽表求出其它参数。
解: 查饱和水及蒸汽表
p 0.005MPa
时:
v 0.0010053m3 /kg
h 137.72kJ/kg
1
s
t1
X=1
热力学习题参考答案 解法二:查表法。 节流后,蒸汽温度t2=120℃,由饱和蒸汽表得:p2 s 0.1985Mpa 由p2=0.09Mpa<p2s知,此时蒸汽过热。 由过热蒸汽表得: h2 2725.1 0.09 0.01 0.1 0.01 2716.3 2725.1
1 1 v2 v1 0.084191 0.028064m3 /kg 3 3
热力学习题参考答案
3 v 0.028m /kg ,确定状态点2,查图得 由 t1 t 2 300C 和 2
p2 7.4MPa s2 5.89kJ/ kg K
h2 2812kJ/kg
热力学习题参考答案 [6-9]用蒸汽干度计测定蒸汽干度时,将绝对压力为1MPa,的湿蒸 汽节流,流向大气,节流后测得其温度为120℃,求湿蒸汽原有的 干度(大气压力为0.09MPa)?并将始末状态表示在h-s图上。
解法一:查图法。 由 h-s 图 上 , p2=0.09MPa , t2=120℃确定节流后状态点2。 由于节流前后焓值相等,过点 2 作水平线交 p1=1MPa 的定压线, 得点 1 ,即为节流前的状态点,读 得x1=0.97
h1 h 383.84kJ/kg
出口处压力p2=0.69Mpa,对应ts=26.203℃ 由R134a的未饱和液及过热蒸汽表查得: v2 0.03563 m3 kg s2 1.822kJ/ kg K h2 446.19kJ/kg (2)根据热力学第一定律知:
kJ kJ q h w (446.19 383.84) 93 30.65kJ/kg kg kg
h2 2717.28kJ / kg
h
p1
p2
1

2
t1
X=1
x1
s
由于节流前后焓值相等, h1 h2 2717.28kJ / kg 由饱和蒸汽表知,p1=1Mpa时的饱和参数为:
h 762.84kJ / kg
h h
1
h 2777.7kJ / kg
x h h 1717.28 762.84 0.97
v 28.191m3/kg
h 2560.55kJ/kg
s 0.4761kJ/ kg K
s 8.3930kJ/ kg K
热力学习题参考答案 已知 s 6.5kJ/(kg K)
s s s
湿蒸汽
s s 6.5 0.4761 x 0.76089 s s 8.393 0.4761
p1 3MPa ,查饱和蒸汽表得 ts 233.893℃
显然,t1=300℃>ts,故该蒸汽处于过热状态 查过热蒸汽性质表得: p1 3MPa
t1 300C
v1 0.084191m3/kg
h1 2992.4kJ/kg
s1 6.5371kJ/ kg K
取蒸汽为闭系,定温压缩至原来容积的三分之一,
定温压缩过程中,蒸汽放出的热量q为
q Tds T (s2 s1 ) (300 273.15)(5.89 6.5371) 370.89kJ / kg
1 2
设压缩过程消耗压缩功w 由闭系能量方程 q u w 得
w q u q h pv
3 3 370.89 2812 2992.4 7.4 10 0.028 3 10 0.084
235.29kJ / kg
热力学习题参考答案
p 2 1
X=1
T 2 1
X=1
v
s
h 1 2
X=1
s
热力学习题参考答案 [6-15]R134a在压缩机进口为-23.3℃的干饱和蒸气,在压缩机 出口状态为0.69Mpa、60℃。(1)在蒸气热力性质图、表上 查出进、出口的比体积、焓、熵值;( 2 )若压缩过程耗轴 功为93kJ/kg,求过程的放热量 解:(1)进口处为干饱和蒸汽,故由饱和液及饱和蒸汽表查得: 0.16655 m3 kg s1 s 1.7418kJ/ kg K v1 v2
r 2114 .1kJ/kg
v v 0.39286m3/kg
v v 0.00109046m3/kg
dps r 211.4 103 dTs v v Ts 0.39286 0.00109046 423.15 12752Pa/K 0.01275MPa/K
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