工程熱力第七章1第1頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二.飽和狀態(tài)(Saturatedstate)

當(dāng)汽化速度=液化速度時(shí)，系統(tǒng)處于動(dòng)態(tài)平衡，宏觀上氣、液兩相保持一定的相對(duì)數(shù)量—飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)的溫度—飽和溫度，ts(Ts)

飽和狀態(tài)的壓力—飽和壓力，ps

加熱，使溫度升高如t'，并保持定值，系統(tǒng)建立新的動(dòng)態(tài)平衡。與之對(duì)應(yīng)，p變成ps'。所以一一對(duì)應(yīng)，只有一個(gè)獨(dú)立變量，即2第2頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3第3頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四幾個(gè)名詞：飽和液—處于飽和狀態(tài)的液體：

t=ts干飽和蒸汽—處于飽和狀態(tài)的蒸汽：t=ts過(guò)冷液（未飽和液）

—溫度低于飽和溫度的液體：t<ts，ts–t稱“過(guò)冷度”。過(guò)熱蒸汽

—溫度高于飽和溫度的蒸汽：t>ts,t–ts=d稱“過(guò)熱度”濕飽和蒸汽—飽和液和干飽和蒸汽的混合物：t=ts使未飽和液達(dá)飽和狀態(tài)的途徑：4第4頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三.干度--dryness（濕度

y=1–x）x01飽和液濕飽和蒸汽干飽和蒸汽定義：濕蒸汽中干飽和蒸汽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，用w或x表示。5第5頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四.吉布斯相律與水的三相點(diǎn)1.吉布斯相律對(duì)于多元（如C個(gè)組元）多相（如p個(gè)相）的熱力系，其獨(dú)立參數(shù)，即自由度

F=C–p+2例：水在液相（或固相、氣相）時(shí)

C=1，p=1，故F=2，此時(shí)壓力，溫度均可獨(dú)立變化。水在汽液共存時(shí)C=1，p=2，故F=1，此時(shí)壓力和溫度中僅有一個(gè)可自由變化。三相點(diǎn)：C=1，p=3故F=0。2.水的三相點(diǎn)(triplepint)：?注意：水的三相點(diǎn)的成份可以變化，故比體積不是定值，但三相點(diǎn)各相的比體積是定值。分別加’和’’表示飽和液相和飽和氣相。6第6頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§7–2水定壓加熱汽化過(guò)程一.水定壓加熱汽化過(guò)程預(yù)熱汽化過(guò)熱t(yī)<tst=tst=tst=tst>ts7第7頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四vtp322.064MPa373.99C0.003106m/kgcrcrcr===o二.水定壓加熱汽化過(guò)程的p-v圖及T-s圖一點(diǎn)：臨界點(diǎn)兩線飽和水線飽和蒸汽線三區(qū)過(guò)冷水區(qū)濕蒸汽區(qū)過(guò)熱蒸汽區(qū)五態(tài)過(guò)冷水飽和水濕飽和蒸汽干飽和蒸汽過(guò)熱蒸汽與三相點(diǎn)的區(qū)別？8第8頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四1、請(qǐng)注意液體熱（）、氣化潛熱（）和過(guò)熱熱（）的含義及其在T-S圖上的表示。很顯然：當(dāng)PS和TS增大時(shí)，減小，到臨界點(diǎn)時(shí)為零。2、P-V圖上的等溫線：在過(guò)冷區(qū)，幾乎為一條垂線（為什么？）；在兩相區(qū)，為水平線；在過(guò)熱區(qū)，是向下傾斜的曲線（與理想氣體類似）。3、T-S圖上的等壓線：在過(guò)冷區(qū)，幾乎與下界限線重合（為什么？）；在兩相區(qū)，為水平線；在過(guò)熱區(qū)，是向上傾斜的曲線（與理想氣體類似）。4、關(guān)于飽和水線和飽和蒸汽線的走向：當(dāng)PS和TS增大，水受熱膨脹的影響大于壓縮的影響，v’和s’都增大，故飽和水線向右上方傾斜。而對(duì)于水蒸氣，受熱膨脹的影響小于壓縮的影響，v’和s’都減小，故飽和蒸氣線向左上方傾斜。5、關(guān)于臨界點(diǎn)：在臨界點(diǎn)，飽和水和飽和蒸汽已無(wú)區(qū)別。當(dāng)t>tcr時(shí)，不管壓力多大，都不能使蒸汽液化。也即液態(tài)水所能達(dá)到的最高溫度為tcr=373.99℃。同時(shí)，臨界溫度和臨界壓力為最高飽和溫度和飽和壓力。對(duì)p-v圖及T-s圖的幾點(diǎn)說(shuō)明：9第9頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§7–3水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)

水和水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)可按不同區(qū)域，由給出的獨(dú)立狀態(tài)參數(shù)通過(guò)實(shí)際氣體狀態(tài)方程及其他一般關(guān)系式計(jì)算（通常由計(jì)算機(jī)計(jì)算）或查圖表確定。一.零點(diǎn)規(guī)定規(guī)定：三相點(diǎn)液態(tài)水熱力學(xué)能及熵為零可近似為零在動(dòng)力工程中水蒸氣不宜利用理想氣體性質(zhì)計(jì)算。KKK10第10頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四查圖表或由專用程序計(jì)算。下面介紹p不高時(shí)的近似計(jì)算方法：1、特例：溫度0.01℃，壓力p的過(guò)冷水。

與基準(zhǔn)點(diǎn)（三相點(diǎn)的液相水）比較，忽略水的壓縮性，體積不變。所以w≈0。溫度不變，體積不變，u=0，q=0,s=0,h=u+pv≈0（p不高時(shí)）。二.過(guò)冷水（未飽和水）（t，p）2、溫度為t，壓力為p的過(guò)冷水。假定0.01℃的水在壓力p下加熱至t，所加入的熱量為：T≤100℃0.01℃，p的過(guò)冷水的焓則：11第11頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四同理：273.16K，p的過(guò)冷水的熵三.飽和水(ps或ts)

查圖表或由專用程序計(jì)算。在壓力不高時(shí)，同樣可用上面公式近似計(jì)算焓和熵。四.干飽和蒸氣(ps或ts)

查圖表或由專用程序計(jì)算。12第12頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四五.濕飽和蒸汽（ts或ps、x）由ts（或ps）與x共同確定：13第13頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四六.過(guò)熱蒸汽（p，t）注意：1、過(guò)熱蒸汽不可用類似未飽和水的近似式，因cp變化復(fù)雜。2、一定壓力下的過(guò)熱蒸汽，其t、v、h、s、u均大于同壓力下飽和蒸汽的相應(yīng)參數(shù)，據(jù)此可判斷是否為過(guò)熱蒸汽。查圖表或由專用程序計(jì)算。其理論計(jì)算式為：14第14頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§7–4水蒸氣表和圖一.水蒸氣表

1.飽和水和干飽和蒸汽表15第15頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.未飽和水和過(guò)熱蒸汽表16第16頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四請(qǐng)同學(xué)們思考幾個(gè)問(wèn)題：1、為什么表中沒(méi)有u？2、濕蒸汽參數(shù)怎么查？3、表7-1第二行的溫度為0.01℃，壓力為0.0006117MPa，該點(diǎn)是什么點(diǎn)？它的特點(diǎn)是什么？4、表7-1最后一行溫度為373.99℃，壓力為22.064MPa，該點(diǎn)又是什么點(diǎn)，它的特點(diǎn)是什么？5、表7-2中數(shù)據(jù)區(qū)中的黑線表示什么意思？17第17頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二.水蒸氣的溫—熵（T-s）圖一般來(lái)說(shuō)，T-s圖上有等p線，等v線，等x線，等u線等。在進(jìn)行循環(huán)分析時(shí)，常使用T-s圖。18第18頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三.水蒸氣的焓—熵（h-s）圖1）定壓線群濕蒸汽區(qū)，T=Ts不變，直線。過(guò)熱蒸汽區(qū)，斜率隨T增大而增大。0兩者交界處平滑過(guò)渡。19第19頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2）定溫線群濕蒸汽區(qū)：直線，與等壓線重合過(guò)熱蒸汽區(qū)：等溫線較等壓線平坦，低壓時(shí)趨于水平。20第20頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四3）等容線群4）等干度線等容線比等壓線陡21第21頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四150°c的液態(tài)水放在一密封容器內(nèi)，試問(wèn)水可能處于什么壓力？解：查飽和水和干飽和蒸汽表，t1=150oc時(shí)ps=0.47571MPa，因此水可能處于p0.47571MPa，若p<0.47511MPa則容器內(nèi)150oc的水必定要變成過(guò)熱蒸汽。22第22頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四已知水蒸氣的壓力為p=0.5MPa，比體積v=0.35m3/kg問(wèn)這是不是過(guò)熱蒸汽？如果不是，那么是飽和蒸汽還是濕蒸汽？用水蒸氣表求出其他參數(shù)。解：利用水蒸氣表，p=0.5MPa時(shí)所以該水蒸氣不是過(guò)熱蒸汽而是濕蒸汽23第23頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四24第24頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四冷凝器中，蒸汽壓力為4kPa，x=0.95，試求vx，hx，sx的值；若此蒸汽凝結(jié)為水，試求其容積變化。解：查飽和水和干飽和蒸汽表p=0.004MPa相對(duì)容積變化率25第25頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§7–5水蒸氣的基本過(guò)程一.基本公式過(guò)程中狀態(tài)參數(shù)確定—圖表或?qū)Ｓ贸绦蛴?jì)算。功、熱量的計(jì)算式：?jiǎn)栴}：以上各式的適用范圍？26第26頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四二.定壓過(guò)程27第27頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四三.定熵過(guò)程（可逆絕熱）注意：水蒸氣的絕熱過(guò)程有時(shí)表示為：其中為經(jīng)驗(yàn)數(shù)字過(guò)熱蒸汽

κ=1.3飽和蒸汽

κ=1.135濕蒸汽

κ=1.035+0.1x或水蒸氣?但此法計(jì)算誤差大，不宜用它計(jì)算狀態(tài)參數(shù)，僅作估算。28第28頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四四.定體積過(guò)程v<vc時(shí)，定容加熱x下降

v>vc時(shí)，定容加熱x上升

定容加熱時(shí)x如何變化？思考：29第29頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四五.定溫過(guò)程?30第30頁(yè)，共34頁(yè)，2023年，2月20日，星期四汽缸--活塞系統(tǒng)內(nèi)有0.5kg，0.5MPa，260°c的水蒸氣試確定缸內(nèi)蒸汽經(jīng)可逆等溫膨脹到0.20MPa作的功與熱量。解：查過(guò)熱蒸汽表p1=0.5MPa，t1=260°c時(shí)p2=0.20MPa，t2=260°c時(shí)31第