第七章.工程热力学
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参数为v h s
过热蒸汽 t >ts
6
7-2 水蒸气的定压发生过程
二、定压发生过程的p-v图及T-s图
1. 温度0.01C、压力为611.659Pa的饱和水的定压汽化过程 2. 温度0.01C、压力p1、p2的水的定压汽化过程
7
7-2 水蒸气的定压发生过程
3. 图的理解 1)初始时刻v几乎相同：水的压缩性极小； 2)下界限线趋势：水的比体积受 t 升高的 影响比受 p 升高的影响大； 3)上界限线趋势：蒸汽比体积受t 升高的 影响明显小于受 p 升高的影响； 4)临界点C：上下界限线的趋势说明随着压 力和饱和温度的提高，预热过程变长，汽 化过程缩短，最终使汽化过程变为一点。
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7-2 水蒸气的定压发生过程
4. 图的构成
一点 (临界点)
pc 22.064 MPa tc 373.99o C vc 0.003106 m3/kg
液区
三区 汽液共存区 汽区
上界限线 两线 下界限线
五态
不饱和水 饱和水 湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽 过热蒸汽
注意：超过tc的H2O一般以水蒸气形式存在; 其他物质也有类似的性质；
2
7-1 水的相变及相图
一.水的相图
融解曲线 汽化曲线 升华曲线
相平衡曲线
相平衡是动态平衡！
三相点：固、液、气三相平 衡共存的状态点。
p = 611.659Pa，t = 0.01℃
3
7-1 水的相变及相图
二.汽化和凝结
1. 汽化：水由液态气态的过程，分为蒸发和沸腾。 2. 凝结：水由气态液态的过程。 3. 蒸发：液体表面进行的汽化过程。 1) 密闭容器内的蒸发
沸腾的两种途径：定压加热、减压
5
7-2 水蒸气的定压发生过程
一、水蒸气的定压发生过程
预热过程 吸收液体热ql
汽化过程 吸收汽化潜热r
过热过程 吸收过热热qsup
不饱和水 t < ts
饱和水t = ts 参数为v h s
湿(饱和)蒸汽
t = ts 干度x mv
mw mv
干(饱和)蒸汽 t = ts
第七章 水蒸气
7-1 水的相变及相图 7-2 水蒸气的定压发生过程 7-3 水蒸气表和焓-熵图 7-4 水蒸气的基本热力过程
1
水蒸气的特点： 易于获得（制造成本低、来源丰富）； 无污染（无毒、无味）； 热力性质适宜：热容大、传热好、有良好的膨胀性能； 应用广泛：蒸汽动力装置、热水采暖、空调加热加湿等； 具有代表性：性质与制冷剂蒸气、天然气类似。
饱和状态：当汽化速度=液化速度时，系统 处于动态平衡。
饱和水与饱和蒸汽 饱和温度ts与饱和压力ps 一一对应
4
7-1 水的相变及相图
2) 自由空间内的蒸发 促进蒸发的措施：提高液体温度、增加液面面
积、加速液面通风
思考：如果水处于自由空间内，则水最终将全部蒸发？
4. 沸腾：在给定压力对应的温度下发生，在液体内 部和表面同时进行且伴随大量汽泡产生的汽化现象。
3. 压力为p、温度为ts的饱和水
ql
ts 0.01
c
p
dT
定热容 ql
cpts
h h0
h h0 ql 4.1868 ts kJ/kg
s
c Ts
273.16 p
dT T
4.1868 ln Ts 273.16
kJ/(kg K)
说明：1)当压力和温度较高时，cp不宜看作为定值，h0也不能认为是0。 2) h、s 随温度(压力)的增加而增加，最大值出现在临界点。
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7-3 水蒸气表和焓熵图
三. 水蒸气的焓-熵图
构成：定压线、定容线、定温线和定干度线
1) 定压线： h T
9
7-3 水蒸气表和焓熵图
在动力循环中，水蒸气不宜利用理想气体性质计算。 水和水蒸气的状态参数可由给出的独立状态参数通过 实际气体状态方程及其他一般关系式计算（通常由计算 机计算）或查图表确定。
一. 水蒸气参数
1. 零点的规定 以三相点的饱和水为基准点：t0=0.01℃，p0=611.659Pa，
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7-3 水蒸气表和焓熵图
4. 压力为p的干饱和蒸汽
q r h h (u u) p(v v)
h h r，s s r ，u h pv Ts
说明：1) r 随压力(温度)的增加而减小（由2501 kJ/kg减小至0）， h在2.8~3.3 MPa时达到最大。
sx
(1
x)s
xs
s
x(s
s)
s
x
r Ts
、ux
hx
pvx
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7-3 水蒸气表和焓熵图
6. 压力为p的过热蒸汽
T
qsupLeabharlann Baidu Ts cpdT h h qsup
s s r Ts
T
Ts c p
dT，u h T
pv
说明：
过热蒸汽的u、h、s、v均大于同压力下饱和蒸汽的相应参数；
过热蒸汽的cp是p、t的复杂函数，因此上式不宜用于工程计算。
13
7-3 水蒸气表和焓熵图
二. 水蒸气表
1. 饱和水和饱和蒸气表
按温度排列 按压力排列
2. 未饱和水和过热蒸气表 需要p和t两个独立参数才能确定其状态。
注意：1)查表前首先要判断状态点位于哪个区； 2)未饱和水和过热蒸汽表中粗黑线附近不能线性插值； 3)湿饱和蒸汽参数不能直接查表得到，需根据干度进行计算。
v0 =0.00100021m3/kg。 规定：u0=0 kJ/kg，s0=0 kJ/(kgK)， h0= u0 + p0v0= 0.6117 kJ/kg 0
10
7-3 水蒸气表和焓熵图
2. 温度0.01C、压力为p的不饱和水 忽略水的压缩性，认为v0 0.00100021m3/kg； 则：u0=u0=0、s0=s0=0，h0= u0+ pv0 0（压力不高时）
2) s随压力(温度)的增加而减小，在临界点时最小 。
5. 压力为p的湿饱和蒸汽
vx (1 x)v xv p不太大、x不太小时 xv hx (1 x)h xh h x(h h) h xr
湿蒸汽的参数介于 饱和水与饱和蒸汽 的相应参数之间
过热蒸汽 t >ts
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7-2 水蒸气的定压发生过程
二、定压发生过程的p-v图及T-s图
1. 温度0.01C、压力为611.659Pa的饱和水的定压汽化过程 2. 温度0.01C、压力p1、p2的水的定压汽化过程
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7-2 水蒸气的定压发生过程
3. 图的理解 1)初始时刻v几乎相同：水的压缩性极小； 2)下界限线趋势：水的比体积受 t 升高的 影响比受 p 升高的影响大； 3)上界限线趋势：蒸汽比体积受t 升高的 影响明显小于受 p 升高的影响； 4)临界点C：上下界限线的趋势说明随着压 力和饱和温度的提高，预热过程变长，汽 化过程缩短，最终使汽化过程变为一点。
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7-2 水蒸气的定压发生过程
4. 图的构成
一点 (临界点)
pc 22.064 MPa tc 373.99o C vc 0.003106 m3/kg
液区
三区 汽液共存区 汽区
上界限线 两线 下界限线
五态
不饱和水 饱和水 湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽 过热蒸汽
注意：超过tc的H2O一般以水蒸气形式存在; 其他物质也有类似的性质；
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7-1 水的相变及相图
一.水的相图
融解曲线 汽化曲线 升华曲线
相平衡曲线
相平衡是动态平衡！
三相点：固、液、气三相平 衡共存的状态点。
p = 611.659Pa，t = 0.01℃
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7-1 水的相变及相图
二.汽化和凝结
1. 汽化：水由液态气态的过程，分为蒸发和沸腾。 2. 凝结：水由气态液态的过程。 3. 蒸发：液体表面进行的汽化过程。 1) 密闭容器内的蒸发
沸腾的两种途径：定压加热、减压
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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
预热过程 吸收液体热ql
汽化过程 吸收汽化潜热r
过热过程 吸收过热热qsup
不饱和水 t < ts
饱和水t = ts 参数为v h s
湿(饱和)蒸汽
t = ts 干度x mv
mw mv
干(饱和)蒸汽 t = ts
第七章 水蒸气
7-1 水的相变及相图 7-2 水蒸气的定压发生过程 7-3 水蒸气表和焓-熵图 7-4 水蒸气的基本热力过程
1
水蒸气的特点： 易于获得（制造成本低、来源丰富）； 无污染（无毒、无味）； 热力性质适宜：热容大、传热好、有良好的膨胀性能； 应用广泛：蒸汽动力装置、热水采暖、空调加热加湿等； 具有代表性：性质与制冷剂蒸气、天然气类似。
饱和状态：当汽化速度=液化速度时，系统 处于动态平衡。
饱和水与饱和蒸汽 饱和温度ts与饱和压力ps 一一对应
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7-1 水的相变及相图
2) 自由空间内的蒸发 促进蒸发的措施：提高液体温度、增加液面面
积、加速液面通风
思考：如果水处于自由空间内，则水最终将全部蒸发？
4. 沸腾：在给定压力对应的温度下发生，在液体内 部和表面同时进行且伴随大量汽泡产生的汽化现象。
3. 压力为p、温度为ts的饱和水
ql
ts 0.01
c
p
dT
定热容 ql
cpts
h h0
h h0 ql 4.1868 ts kJ/kg
s
c Ts
273.16 p
dT T
4.1868 ln Ts 273.16
kJ/(kg K)
说明：1)当压力和温度较高时，cp不宜看作为定值，h0也不能认为是0。 2) h、s 随温度(压力)的增加而增加，最大值出现在临界点。
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7-3 水蒸气表和焓熵图
三. 水蒸气的焓-熵图
构成：定压线、定容线、定温线和定干度线
1) 定压线： h T
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7-3 水蒸气表和焓熵图
在动力循环中，水蒸气不宜利用理想气体性质计算。 水和水蒸气的状态参数可由给出的独立状态参数通过 实际气体状态方程及其他一般关系式计算（通常由计算 机计算）或查图表确定。
一. 水蒸气参数
1. 零点的规定 以三相点的饱和水为基准点：t0=0.01℃，p0=611.659Pa，
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7-3 水蒸气表和焓熵图
4. 压力为p的干饱和蒸汽
q r h h (u u) p(v v)
h h r，s s r ，u h pv Ts
说明：1) r 随压力(温度)的增加而减小（由2501 kJ/kg减小至0）， h在2.8~3.3 MPa时达到最大。
sx
(1
x)s
xs
s
x(s
s)
s
x
r Ts
、ux
hx
pvx
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7-3 水蒸气表和焓熵图
6. 压力为p的过热蒸汽
T
qsupLeabharlann Baidu Ts cpdT h h qsup
s s r Ts
T
Ts c p
dT，u h T
pv
说明：
过热蒸汽的u、h、s、v均大于同压力下饱和蒸汽的相应参数；
过热蒸汽的cp是p、t的复杂函数，因此上式不宜用于工程计算。
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7-3 水蒸气表和焓熵图
二. 水蒸气表
1. 饱和水和饱和蒸气表
按温度排列 按压力排列
2. 未饱和水和过热蒸气表 需要p和t两个独立参数才能确定其状态。
注意：1)查表前首先要判断状态点位于哪个区； 2)未饱和水和过热蒸汽表中粗黑线附近不能线性插值； 3)湿饱和蒸汽参数不能直接查表得到，需根据干度进行计算。
v0 =0.00100021m3/kg。 规定：u0=0 kJ/kg，s0=0 kJ/(kgK)， h0= u0 + p0v0= 0.6117 kJ/kg 0
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7-3 水蒸气表和焓熵图
2. 温度0.01C、压力为p的不饱和水 忽略水的压缩性，认为v0 0.00100021m3/kg； 则：u0=u0=0、s0=s0=0，h0= u0+ pv0 0（压力不高时）
2) s随压力(温度)的增加而减小，在临界点时最小 。
5. 压力为p的湿饱和蒸汽
vx (1 x)v xv p不太大、x不太小时 xv hx (1 x)h xh h x(h h) h xr
湿蒸汽的参数介于 饱和水与饱和蒸汽 的相应参数之间