第五章水蒸气与湿空气24页
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• 主要内容：（1）水蒸气的产生过程； （2）水蒸气的热力性质，参数计算； （3）基本热力过程； （4）热力性质图表的结构与应用。
5—1 水蒸气的产生过程
一. 一些基本概念 1. 汽化 (vaporation) ： 物质从液态转变为气态的过程。汽化的方式
有两种：蒸发和沸腾。
2. 液化 (liquefaction) ： 物质有气态转变为液态的过程。
过热度 t
2. 水蒸气定压形成时的五个状态
未饱和水（过冷水）状态 湿饱和蒸汽状态
饱和水状态 干饱和蒸汽状态
过热蒸汽
3. 水蒸气定压形成的三个阶段的能量关系
（1）未饱和水的定压预热阶段
吸收热量可用焓差表示
q 1 h h 0
（2）饱和水的定压（定温）汽化阶段
用比汽化潜热表示： h h
或用熵来计算汽化潜热： T s(s s)
5—2 水蒸气的状态参数
比较：理想气体和实际气体 一. 零点的规定：
二. 且
选择水的三相点的液相水为基准点，
三. 该状态下，液相水的热力学能和熵为零。 二. 水与水蒸气表 (steam tables for water )
两种：饱和水和饱和蒸汽表 （附表5，6）
未饱和水和过热蒸汽表（附表7）
1. 饱和水和饱和蒸汽表
5—3 水蒸气的基本热力过程
1. 水蒸气的基本热力过程：
定容，定压，定温和定熵过程
2. 求解任务：
3. （1）初，终态参数；
4. （2）过程中热量和功量。
3. 求解方法： 4. 查表，图，专用方程用计算机计算
4. 求解原理：热力学第一定律；
5.
可逆过程关系式。
5. 求解步骤 6. 它（1）根据初态的两个参数，从表或图查出其
1. 定压加热分三个阶段 (1) 水定压预热：
未饱和水 吸热，温度升高，比体积略增
饱和水
参数：v’，h’，s’
(2) 饱和水定压汽化
饱和水
参数： ps，ts ，v’，h’，s’
继续加热，水开始汽化，饱和温度不变，比 体积增大，水量逐渐减少，汽量逐渐增加
湿饱和蒸汽
参数： ps，ts， vx，hx，sx
时的温度。与液体的性质有关。同种液体，沸点还 随压力的升高而增大。
5. 饱和状态 (saturation state) ： 气液两相动态平衡的状态。 饱和 液体 (saturated liquid) ：饱和状态下的液体； 饱和蒸气 (saturated vapor)：饱和状态下的蒸气； 饱和温度和饱和压力：
干度 x ：a：表示湿蒸汽的干燥程度； b：饱和水 x=0，干饱和蒸汽 x =1; c；气轮机运行时，干度规定x=0.86-0.88
（3）干饱和蒸汽的定压过热阶段 过热热 (heat of superheating) 用焓差表示：
q su h h 综上所述：
过热蒸汽的总热量——把1kg，0º C的水定压 加热成 tºC的过热蒸汽所需的热量。
q q l q su h h 0
三. 水蒸气形成过程的p-v图和T-s图
1. 定压过程p-v图和T-s图表示
p
a bc d e
预汽 过 热化 热
T e
bc d
a
来自百度文库
v v’ vx v” v v
s’
s” s
2. 不同压力下水蒸气的定压产生过程
1点
临界点 (critical point )
下临界线 (saturation liquid line )：
9. 过冷液体 (subcooled liquid) ： 在一定压力下，温度低于相应饱和温度的液体。
过冷度：饱和蒸汽温度ts- 过冷液体温度t。
10. 汽化潜热 (latent heat) ：
二. 水蒸气的定压产生过程 分析： 活塞式汽缸中水蒸气的定压产生过程。
设汽缸中有1kg，温度0º C，压力p的水，水 面上有一个可以移动的活塞，施加一定压力（不同 实验序号下维持恒定压力），容器底部对水加热。
7.
初态参数；
8. 态（，2）根据过程特征及一个终态参数确定终
9.
再查表确定其它终态参数；
10. （3）根据初，终态参数计算q , u , w 。
例： 水蒸气由p1 = 1 Mpa , t1 =300ºC 可逆绝热膨胀
到p2 = 0.1 Mpa , 求1kg水蒸气所作的膨胀功和
2. 以温度为序；
3. 以压力为序。
2. 未饱和水和过热蒸汽表 表中粗黑线——上方：未饱和水参数 下方：过热蒸汽参数
例：利用水蒸气表，确定下列各点的状态 （1） t=45.8ºC, v=0.00101m3/kg ; ( 2 ) t=200ºC, x=0.9 ; ( 3 ) p=0.5Mpa, t=165ºC ; ( 4 ) p=0.5Mpa, v=0.545m3/kg
3. 蒸发 (boil-off) ： 液体表面缓慢进行的汽化现象
特点：任何温度下，都可进行蒸发。蒸发速度取 决于液体的性质，液体的温度，蒸发表面积和液面 上气流速度。
4. 沸腾 (boiling) : 液体内部进行的激烈的汽化现象。 特点：在一定压力下，沸腾时的温度是一定的。 沸点（boiling point)：在某一压力下，液体沸腾
特点：（1）汽液共存；（2）汽液同温；（3）饱 和压力随饱和温度的升高而增大，一一对应关系。
6. 湿饱和蒸汽 (wet vapor)： 是蒸汽与其液体的混合物，二者处于两相平衡。
7. 干饱和蒸汽： 不含液体的饱和蒸汽。
8. 过热蒸汽 (superheated vapor) ； 在一定压力下，温度大于饱和温度时的蒸汽。 过热度：过热蒸汽温度t – 饱和蒸汽温度ts。
2线
不同压力下饱和水状态
上临界线( saturation vapor line )：
不同压力下干饱和蒸汽态
液相区 (liquid region )，
3区
汽液两相区( liquid-vapor region )，
汽相区 9(vapor region )
5态
未饱和水，饱和水，湿蒸汽， 干饱和蒸汽，过热蒸汽
继续加热，温度不变，比体积增大，至汽 缸中的最后一滴水变成蒸汽
干饱和蒸汽
参数：ps，ts，v”，h”，s”
干度 (quality) ：湿蒸汽中所含有的干饱和蒸汽的
质量分数。
x mv mvmw
（3）干蒸汽定压过热 干饱和蒸汽
继续加热，比体积继续增大，蒸汽温度开 始上升，温度大于相应压力下的饱和温度
过热蒸汽
5—1 水蒸气的产生过程
一. 一些基本概念 1. 汽化 (vaporation) ： 物质从液态转变为气态的过程。汽化的方式
有两种：蒸发和沸腾。
2. 液化 (liquefaction) ： 物质有气态转变为液态的过程。
过热度 t
2. 水蒸气定压形成时的五个状态
未饱和水（过冷水）状态 湿饱和蒸汽状态
饱和水状态 干饱和蒸汽状态
过热蒸汽
3. 水蒸气定压形成的三个阶段的能量关系
（1）未饱和水的定压预热阶段
吸收热量可用焓差表示
q 1 h h 0
（2）饱和水的定压（定温）汽化阶段
用比汽化潜热表示： h h
或用熵来计算汽化潜热： T s(s s)
5—2 水蒸气的状态参数
比较：理想气体和实际气体 一. 零点的规定：
二. 且
选择水的三相点的液相水为基准点，
三. 该状态下，液相水的热力学能和熵为零。 二. 水与水蒸气表 (steam tables for water )
两种：饱和水和饱和蒸汽表 （附表5，6）
未饱和水和过热蒸汽表（附表7）
1. 饱和水和饱和蒸汽表
5—3 水蒸气的基本热力过程
1. 水蒸气的基本热力过程：
定容，定压，定温和定熵过程
2. 求解任务：
3. （1）初，终态参数；
4. （2）过程中热量和功量。
3. 求解方法： 4. 查表，图，专用方程用计算机计算
4. 求解原理：热力学第一定律；
5.
可逆过程关系式。
5. 求解步骤 6. 它（1）根据初态的两个参数，从表或图查出其
1. 定压加热分三个阶段 (1) 水定压预热：
未饱和水 吸热，温度升高，比体积略增
饱和水
参数：v’，h’，s’
(2) 饱和水定压汽化
饱和水
参数： ps，ts ，v’，h’，s’
继续加热，水开始汽化，饱和温度不变，比 体积增大，水量逐渐减少，汽量逐渐增加
湿饱和蒸汽
参数： ps，ts， vx，hx，sx
时的温度。与液体的性质有关。同种液体，沸点还 随压力的升高而增大。
5. 饱和状态 (saturation state) ： 气液两相动态平衡的状态。 饱和 液体 (saturated liquid) ：饱和状态下的液体； 饱和蒸气 (saturated vapor)：饱和状态下的蒸气； 饱和温度和饱和压力：
干度 x ：a：表示湿蒸汽的干燥程度； b：饱和水 x=0，干饱和蒸汽 x =1; c；气轮机运行时，干度规定x=0.86-0.88
（3）干饱和蒸汽的定压过热阶段 过热热 (heat of superheating) 用焓差表示：
q su h h 综上所述：
过热蒸汽的总热量——把1kg，0º C的水定压 加热成 tºC的过热蒸汽所需的热量。
q q l q su h h 0
三. 水蒸气形成过程的p-v图和T-s图
1. 定压过程p-v图和T-s图表示
p
a bc d e
预汽 过 热化 热
T e
bc d
a
来自百度文库
v v’ vx v” v v
s’
s” s
2. 不同压力下水蒸气的定压产生过程
1点
临界点 (critical point )
下临界线 (saturation liquid line )：
9. 过冷液体 (subcooled liquid) ： 在一定压力下，温度低于相应饱和温度的液体。
过冷度：饱和蒸汽温度ts- 过冷液体温度t。
10. 汽化潜热 (latent heat) ：
二. 水蒸气的定压产生过程 分析： 活塞式汽缸中水蒸气的定压产生过程。
设汽缸中有1kg，温度0º C，压力p的水，水 面上有一个可以移动的活塞，施加一定压力（不同 实验序号下维持恒定压力），容器底部对水加热。
7.
初态参数；
8. 态（，2）根据过程特征及一个终态参数确定终
9.
再查表确定其它终态参数；
10. （3）根据初，终态参数计算q , u , w 。
例： 水蒸气由p1 = 1 Mpa , t1 =300ºC 可逆绝热膨胀
到p2 = 0.1 Mpa , 求1kg水蒸气所作的膨胀功和
2. 以温度为序；
3. 以压力为序。
2. 未饱和水和过热蒸汽表 表中粗黑线——上方：未饱和水参数 下方：过热蒸汽参数
例：利用水蒸气表，确定下列各点的状态 （1） t=45.8ºC, v=0.00101m3/kg ; ( 2 ) t=200ºC, x=0.9 ; ( 3 ) p=0.5Mpa, t=165ºC ; ( 4 ) p=0.5Mpa, v=0.545m3/kg
3. 蒸发 (boil-off) ： 液体表面缓慢进行的汽化现象
特点：任何温度下，都可进行蒸发。蒸发速度取 决于液体的性质，液体的温度，蒸发表面积和液面 上气流速度。
4. 沸腾 (boiling) : 液体内部进行的激烈的汽化现象。 特点：在一定压力下，沸腾时的温度是一定的。 沸点（boiling point)：在某一压力下，液体沸腾
特点：（1）汽液共存；（2）汽液同温；（3）饱 和压力随饱和温度的升高而增大，一一对应关系。
6. 湿饱和蒸汽 (wet vapor)： 是蒸汽与其液体的混合物，二者处于两相平衡。
7. 干饱和蒸汽： 不含液体的饱和蒸汽。
8. 过热蒸汽 (superheated vapor) ； 在一定压力下，温度大于饱和温度时的蒸汽。 过热度：过热蒸汽温度t – 饱和蒸汽温度ts。
2线
不同压力下饱和水状态
上临界线( saturation vapor line )：
不同压力下干饱和蒸汽态
液相区 (liquid region )，
3区
汽液两相区( liquid-vapor region )，
汽相区 9(vapor region )
5态
未饱和水，饱和水，湿蒸汽， 干饱和蒸汽，过热蒸汽
继续加热，温度不变，比体积增大，至汽 缸中的最后一滴水变成蒸汽
干饱和蒸汽
参数：ps，ts，v”，h”，s”
干度 (quality) ：湿蒸汽中所含有的干饱和蒸汽的
质量分数。
x mv mvmw
（3）干蒸汽定压过热 干饱和蒸汽
继续加热，比体积继续增大，蒸汽温度开 始上升，温度大于相应压力下的饱和温度
过热蒸汽