工程热力学 课件 第七章 水蒸气.ppt

第七章水蒸气饱和状态
饱和状态：液态水和蒸汽处于动态平衡的状态
处于饱和状态的蒸汽称为饱和蒸汽，液态水称为饱和水
饱和状态时的温度称为饱和温度，蒸汽压力称为饱和压力
克拉贝隆-克劳修斯方程描述了饱和状态下饱和压力和饱和温度之间的关系水的相图及三相点
三相点：三条相平衡曲线的交点称为三相点，三相点的自由度为零
水的三相点的平衡压力和温度分别是
ptp=611.659Pa,Ttp=273.16K(ttp=0.01℃)
三相点液相比体积vtp'=0.00010021m3/kg7-2水的定压加热汽化过程
水的定压汽化过程
水的定压沸腾汽化：过冷水→饱和水→湿饱和蒸汽→干饱和蒸汽→过热蒸汽
液体热ql：水在定压下从未饱和状态加热到饱和状态称为预热阶段，所需的热量为液体热
汽化潜热γ：由饱和水定压加热为干饱和蒸汽所需的热量为汽化潜热
过热热qsup：过热过程中蒸汽吸收的热量称为过热热
干度：在1kg湿蒸汽中含有xkg饱和蒸汽，饱和水为(1-x)kg过热度：过热蒸汽的温度超过饱和温度之值称为过热度
水的临界压力、临界温度、临界比体积
pcr=22.064MPa,Tcr=373.99℃
vcr=0.003106m3/kg

水的定压汽化过程在p-v及T-s图上的表示
三个区：过冷水区、湿蒸汽区和过热蒸汽区
两条线：饱和水线和饱和蒸汽线
五个状态：过冷水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽
7-3水和水蒸汽的状态参数
零点的规定
选定水的三相点，即273.16K的液相水作为基准点，规定该点状态下的液相水的热力学能和熵为零
对于t0=ttp=0.01℃,p0=ptp=611.659Pa的饱和水
u0'=0kJ/kg,s0'=0kJ/(kg·K)
v0'=0.00100021m3/kg,h0'=0kJ/kg

温度为0.01℃、压力为p的过冷水
对于过冷水
v0≈0.001m3/kg,u0=0kJ/kg
h0≈0kJ/kg,s0≈0kJ/(kg·K)温度为t、压力为p的饱和水
0.01℃的水在定压p下加热至ts的饱和水所需液体热

当水的温度小于100℃时，cp≈4.1868kJ/(kg·K)

当压力与温度较高时，上两式不适用
压力为p的干饱和蒸汽
加热饱和水至压力为p、温度为ts的干饱和蒸汽
汽化潜热为

h'随ts及p的增大而增大，γ则反之（见图7-6）压力为p的湿饱和蒸汽
湿蒸汽的压力与温度为饱和压力和饱和温度，h、s、u、v的值均介于饱和水和饱和蒸汽各相应参数之间

p不太大时，

或

或
压力为p的过热蒸汽
一定压力下的过热蒸汽t、v、h、s、u均大于同压力下饱和蒸汽的相应数值
过热度△t=t–ts
过热热量7-4水蒸汽表和图
水蒸汽表
饱和水和干饱和蒸汽表
按温度排列，列出ps、v'、v"、h'、h"、γ、s'、s"
按压力排列，列出ts、v'、v"、h'、h"、γ、s'、s"
u=h-pv
未饱和水和过热蒸汽表
以温度和压力为独立变数，列出未饱和水和过热蒸汽的v、h、s
u=h-pvT-s图
水蒸汽的T-s图（见图7-7）由界限曲线划分为湿区和过热区，有定干度线、定压线、定容线和定热力学能线
可据任意两个已知状态参数求得其它各参数
h=u+pv

h-s图
水蒸汽的h-s图（见图7-8）可用于计算水蒸汽循环中的功、热量及热效率
湿蒸汽区（湿区）有定压线和定干度线
过热蒸汽区（过热区）有定压线和定温线7-5水蒸汽的基本过程
利用图表分析计算水蒸汽的状态变化过程
根据初态的两个已知参数，(p,t)或(p,x)、(t,x)从表或图中查得其它参数
根据过程特征及一个终态参数确定终态，再从表或图上查得其它参数
根据已求得的初、终态参数计算q、△u及w

定容过程（v=定值）
，定压过程（p=定值）
，

或
定温过程（T=定值）
，

定熵过程（可逆绝热过程，s=定值）
，水蒸汽从初态(p1,t1)定压冷却到终态(p1,x2)的定压过程

水蒸汽从初态(p1,t1)可逆绝热膨胀到p2的过程

水蒸汽的绝热过程写成pvk=定值的形式
取过热蒸汽的k=1.3
干饱和蒸汽的k=1.135
湿蒸汽的k=1.035+0.1x
此法计算误差很大