热工基础第五章

注意 单位
sx xs 1 xs s x s s
9
5-3 水蒸气的基本热力过程
分析目的： 了解过程中水蒸气的状态变化规律，确定 过程中水蒸气与外界的能量交换。 分析步骤：
(1) 根据给定条件，在水蒸气表中查出初态的 其它参数值;
(2) 根据初态和过程特点以及终态的一个参数值， 确定终态的其它参数值;
h u pv 0.00061 kJ/kg 0 kJ/kg
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 xv v x v v hx xh 1 xh h x h h
1
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。
2
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
(v, h, s)
(v, h, s) 过热度
汽化潜热 r h h J/kg
t ts
湿饱和蒸气（湿蒸气）的干度x
x mv mw mv
mv-湿蒸气中干饱和蒸气的质量 mw-湿蒸气中饱和水的质量 4
水的定压加热过程在p-v图和T-s图上的表示：
临界状态
水的临界状态
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。
6
7
未饱和水与过热蒸气表（附录表7）
8
国际规定，蒸汽表取三相点（即固、液、汽 三相共存状态）液相水的热力学能和熵为零。
即： p = 611.7 Pa，v = 0.00100021 m3/kg,
T = 273.16 K, u = 0 kJ/kg， s = 0 kJ/(kg·K)
p pv pa
16
1. 未饱和湿空气与饱和湿空气
未饱和湿空气： 湿空气中的水蒸气未饱和，处于 过热状态，湿空气还能吸收水份。
pv ps T 定温吸湿过程1－3
饱和湿空气： 湿空气中的水蒸气已饱和， 不能再吸收水份。
pv ps T
17
2. 露点 露点： 湿空气中的水蒸气分压力pv对应的饱和温度
pcr 22.064 MPa
tcr 373.99 ℃
vcr

0.003106 m3/kg
临界点 饱和蒸汽线 饱和水线
5
水在临界压力或高于临界压力下定压加热 到临界温度时，不存在汽液分界线和汽液共存 的汽化过程，再加热就直接成为过热蒸汽。
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。
14
e.g.：P111 5-1，5-4 作业：P126 5-1，5-4
15
5-4 湿空气的性质
湿空气：含有水蒸气的空气。
干空气：完全不含水蒸气的空气。
在干燥、空气调节以及精密仪表和电绝缘的防 潮等对空气中的水蒸气特殊敏感的领域，则必须考 虑空气中水蒸气的影响。
湿空气中水蒸气的分压力很低，可视水蒸气为 理想气体。一般情况下，湿空气可以看作理想混合 气体。根据道尔顿定律，湿空气的总压力等于水蒸 气的分压力与干空气的分压力之和：
第五章 水蒸气与湿空气
气体 ：远离液态，一般可作为理想
气态工质
气体处理，如空气、燃气。
蒸气 ：靠近液态，一般不能作为理
想气体处理，如水蒸气、氨蒸
气等 。
水蒸气来源丰富，耗资少，无毒无味，比
热容大，传热好，有良好的膨胀和载热性能，
是热工技术上应用最广泛的工质。
5－1 水蒸气的产生过程
蒸气是由液体汽化而产生的。
v pv s ps
1 饱和湿空气 0 1 未饱和湿空气
0 干空气
相对湿度越小，空气越干燥，吸水能力越强； 相对湿度越大，空气越湿润，吸水能力越低。
wt q h T (s2 s1) (h2 h1)
2
q 1 Tds T (s2 s1)
12
定压过程：
w p(v2 v1) wt 0
q h2 h1
13
定熵过程：
w u1 u2
wt h1 h2 q0
在热工计算中，遇到最多的是水蒸气的定 压过程(如锅炉中水蒸气的产生与冷凝器中水 蒸气的凝结)和绝热过程(蒸汽机或汽轮机中水 蒸气的膨胀作功过程) 。
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。
百度文库
（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：
(3) 根据热力学基本定律，结合过程的特点，计 算过程中工质与外界交换的功量与热量。
10
定容过程：
w0
wt v( p1 p2 )
q u2 u1 (h2 h1) ( p2 p1)v
11
定温过程：
w q u T (s2 s1) (h2 h1) ( p2v 2 p1v1)
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
ts
到动态平衡的状态 。 饱和液体
饱和压力ps、饱和温度ts： ps f (ts )
水蒸气：ps＝0.101325 MPa，ts=100 ºC
3
水的定压加热过程：
p
p
p
t<ts
ts
vx
v0
v'
p
ts v''
p t>ts
ts v
a
b
c
d
e
未饱和水 饱和水 湿饱和蒸气 干饱和蒸气 过热蒸气

v
m V

pv Rg,vT
水蒸气的气 体常数：
Rg,v

R Mv

8.5145J/(mol K) 18.016 103kg/mol
461.5
饱和湿空气的绝对湿度达到最大值
s

ps R T g,v
19
（2） 相对湿度
湿空气的绝对湿度 v 与同温度下饱和湿空气的 绝对湿度 s 之比称为湿空气的相对湿度。