水蒸气

w12 p1 (v2 v1 )
p1 2 t2
x=1
1
x1
s
三、定温过程 T1=T2,于是可得： q12 T1 (s2 s1 )
w12 q12 u1,2 T1 (s2 s1 ) [(h2 h1 ) ( p2v2 p1v1 )]
四、定熵过程 s1=s2,于是可得： q12 0
w12 u1 u2 (h2 h1) ( p2v2 p1v1)
第十章 水蒸气
Vapor Steam 第一节 基本概念 第二节 水蒸气定压发生过程 第三节 水蒸气表和h-s图 第四节 水蒸气的基本热力过程
第一节 基本概念
主题1:汽化和液化 主题2:蒸发和沸腾
液态
汽化 液化或凝结
气态
汽化
蒸发：在任何温度下，发生在液体的自由表面上。 沸腾： 在一定温度下，同时发生在水的表面和内部。
2）根据过程特征和终态参数查图或表得到其他终态参数。
3）根据初、终状态参数求出功、热量以及焓、熵变化量。
一、定容过程
v1=v2,于是可得：
2
w12 1 pdv 0
q12 u1,2 (h2 h1 ) v1 ( p2 p1 )
二、定压过程
h
p1=p2,于是可得：
q12 (h2 h1 )
主题3:饱和温度和饱和压力
饱和状态：当汽化Baidu Nhomakorabea度等于液化速度时， 汽、液两相处于动态平衡，两相平衡的状 态就称为饱和状态 。
饱和蒸汽 饱和水
相应的温度和压力称为饱和温度（ts）和饱和压力f(Ps)。
ts =f(Ps) 在饱和状态下，蒸气称为饱和蒸气，液体为饱和液体。
第二节 水蒸气的发生过程
主题1：水蒸气的定压发生过程
t、p v、h、 s
u=h-pv
主题2:水蒸气h-s图
h-s图的结构：C—临界点， x＝0线，x＝1线；定压线、定温 线和定容线，在饱和区内还有定 干度线。
定压线—在h-s图上呈发散分布。由
Tds＝dh-vdp可知，定压线在h-s图上
的斜率为
(
h s
)
p
T
饱和区内，p＝c，所以定压线为一簇斜率不同的直线 。在过热区，随着温度的增高，定压线趋于陡峭。
工程中只需计算水蒸气u、h、s的变化量，因此可任选一个 基准点。国际会议规定，水蒸气热力性质表和图以三相点状 态的液相水为基准点编制。水的三相点的参数为
p＝0.6112 kPa， v＝0.00100022 m3/kg T＝273.16 K
此状态下液相水的内能和熵被规定为零，即 u'0.01＝0 kJ/kg， s'0.01＝0 kJ/(kg K)
p
未 饱 和
C 过热蒸汽 区
水
区x=0
x=1
T
C
未
饱
和
水
区
过热蒸汽 区
湿蒸汽区
0
湿蒸汽区
0 x=0
x=1
v
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、饱和水的比容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。
3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽→过热蒸汽。
将比0过℃热的量水：加q热su变p 为过ttS c热p水dt蒸 气h 所h需 的 面热量积，de等ss于d液体热、
汽化潜热与过热热量三者之和。整个水蒸气定压发生过程及各
个阶段中的加热量，均可用水和水蒸气的焓值变化来计算。
主题2:水蒸气的p-v图和T-s图
第五节 水蒸气的基本热力过程
目的：1）初、终状态参数；
2）过程功、热量以及焓、熵的变化量。
q uw
2
w pdv
1
q p h
q h wt
2
wt vdp
1
qv u
h u pv
2
q Tds
1
求解步骤：
水蒸气表及图
可逆过程
1）根据初态已知条件查图或表得到其他状态参数。
p
三个阶段 T
e
a bc d e
Ts b c d
a
v
1）定va压v预' 热vx阶v段" av-b：未饱和水→s0饱和s'水s。x s" s
s
2是）比定比定汽温液压化的体汽潜相热化热变：阶：加r段q热bl 过h-c"程-d。0ht：S 'c饱p面 d和t水积 →hb干d1气潜s饱khg所热s和o饱。需b蒸和的汽面 水热，→积量既干称a是饱b为定和s比压s水o汽又a蒸化
tps、v′、h′、s′、v〞、h〞、s〞
2. 按压力排列，附表4
pts、 v′、h′、s′、v〞、h〞、s〞
湿蒸汽：v′、h′、s′ v〞、h〞、s〞
x
vx xv1 xv
sx xs1 xs hx xh1 x
vx hx s x
二、未饱和水与过热水蒸气表
而其焓值为 h'0.01＝u'0.01+pv ＝0 kJ/kg+0.611 2 kPa×0.001 000 22 m3/kg ＝0.000 611 kJ/kg≈0 kJ/kg
工程上视其为零。
主题1:水和水蒸气表
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3
e
a bc d e
Ts b c d
a
v
va v' vx v" v
s0 s' sx s" s
s
未饱和水（过冷水）：a～b，t<ts 过冷度t=ts-t。p、T
是独立的状态参数。
饱和水：b， t =ts ，p、T 不是独立的状态参数。
干饱和蒸汽：d，t=ts ，p、T 不是独立的状态参数。 湿蒸汽：c，饱和水和饱和蒸汽的混合物 t = ts ， p、T 不
4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。
水的临界参数 pc=22.115MPa tc=374.12℃ vc=0.003147m3/kg
第三节 水蒸气表和h-s图
水蒸气的热力性质比较复杂，用水蒸气状态方程式计算比 较困难。水蒸气的热力性质表和相应的图线，提供了计算所 需的各种状态下水蒸气参数的详尽数据。
主题2:水蒸气h-s图
定温线—饱和区内与定压线重 合；在过热区与定压线自上界 线处分开后逐渐趋于平坦。即 p↓→蒸汽性质趋近理想气体。
定容线—走向与定压线相同， 但比定压线稍陡(图中虚线)。
定干度线—一组干度等于常数的曲线。 x<0.5的区域图线过密，工程中也不经常使用这部
分数据，所以通常所用的h-s图线中不包括这一区域。
是独立的状态参数。
干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和
水vx。 xv1 xv
sx xs1 xs
ux xu1 xu hx xh 1 xh’
过热蒸汽：e，t>ts , 过 热度t=t-ts , p、T是独 立的状态参数。
容器中装有1kg水 p 1atm ta 0C va 0.001 m3 kg
0℃
t=ts
t>ts
t=ts
t=ts
ts 100 C
va 0.001
v 0.001043
a
b
p
a bc d e
v'vx v"
c
T
a
v 1.6949
d
v v ''
e
e bc d
v
s
p
五个状态 T