工程熱力學(xué)課件華北電力大學(xué)（北京）動(dòng)力工程系工程熱物理教研室制作2005年5月1工程熱力學(xué)課件華北電力大學(xué)（北京）1第七章

水蒸氣

steam2第七章水蒸氣23

§7–1飽和溫度和飽和壓力

Saturated

temperature

and

Saturated

pressure一.汽化和液化(vaporization

and

liquefaction)汽化：由液態(tài)到氣態(tài)的過程蒸發(fā)：在液體表面進(jìn)行

的汽化過程液化：由氣相到液相的過程沸騰：在液體表面及內(nèi)部進(jìn)行

的強(qiáng)烈汽化過程。33§7–1飽和溫度和飽和壓力二.飽和狀態(tài)(Saturated

state)

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4二.飽和狀態(tài)(Saturated

state)當(dāng)汽5

幾個(gè)名詞：

飽和液(saturated

liquid)—處于飽和狀態(tài)的液體：

t=ts

干飽和蒸汽(dry-saturated

vapor;

dry

vapor

)—處于飽和狀態(tài)的蒸汽：t=ts未飽和液(unsaturated

liquid)

—溫度低于所處壓力下飽和溫度的液體：t<ts

過熱蒸汽(superheated

vapor)

—溫度高于飽和溫度的蒸汽：t>ts,

t–ts=d稱過

熱度(degree

of

superheat)。

濕飽和蒸汽(wet-saturated

vapor;

wet

vapor

)

—飽和液和干飽和蒸汽的混合物：t=ts55幾個(gè)名詞：

干飽和蒸汽(dry-saturated

v使未飽和液達(dá)飽和狀態(tài)的途徑：6使未飽和液達(dá)飽和狀態(tài)的途徑：67

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。77三.干度--dryness（濕度y=1–x）x01飽四.克拉貝隆-克勞修斯方程1.吉布斯相律對(duì)于多元（如k個(gè)組元）多相（如f個(gè)相）元化學(xué)反應(yīng)的熱力系，其獨(dú)立參數(shù)，即自由度

n=k–f+2例：水在液相（或固相、氣相）

k=1，f=1，故n=1-1+2，此時(shí)壓力，溫度均可獨(dú)立變化。水在汽液共存時(shí)k=1，f=2，故n=1，此時(shí)壓力和溫度中僅有一個(gè)可自由變化。三相點(diǎn)：k=1，f=3故n=0

水的三相點(diǎn)(triplepint)：?8四.克拉貝隆-克勞修斯方程1.吉布斯相律對(duì)于多元（如k個(gè)組元一些物質(zhì)的三相點(diǎn)參數(shù)9一些物質(zhì)的三相點(diǎn)參數(shù)910

2.克—克方程

分別為汽化潛熱(heat

of

vaporization)、熔解

熱(heat

of

fusion)和升華熱(heat

of

sublimation)。分析：1）因γ，λ，σ為“+”；T為“+”；故相平衡線

斜率正負(fù)由體積差決定；

2）三相點(diǎn)處不光滑。10102.克—克方程分別為汽化潛11

§7–2水定壓加熱汽化過程一.水定壓加熱汽化過程預(yù)熱汽化過熱t(yī)<ts

t=ts

t=ts

t=ts

t>ts

1111§7–2水定壓加熱汽化過程一.水定壓加熱汽化過程二、水蒸氣的p-v圖和T-s圖

分析水蒸氣的相變圖線可見，上、下界線表明了水汽化的始末界線，二者統(tǒng)稱飽和曲線，它把p-v和T-s圖分為三個(gè)區(qū)域，即液態(tài)區(qū)(下界線左側(cè))、濕蒸汽區(qū)(飽和曲線內(nèi))、汽態(tài)區(qū)(上界線右側(cè))。此外，習(xí)慣上常把壓力高于臨界點(diǎn)的臨界溫度線作為“永久”氣體與液體的分界線。所以，水蒸氣的相變圖線，可以總結(jié)為一點(diǎn)(臨界點(diǎn))、二線(上界線、下界線)、三區(qū)(液態(tài)區(qū)、濕蒸汽區(qū)、氣態(tài)區(qū))和五態(tài)(未飽和水狀態(tài)、飽和水狀態(tài)、濕飽和蒸汽狀態(tài)、干飽和蒸汽狀態(tài)、過熱蒸汽狀態(tài))12二、水蒸氣的p-v圖和T-s圖分析水蒸氣的相變圖線可見，上13

一點(diǎn)：

臨界點(diǎn)

Critical

point兩線上界限線

下界限線三區(qū)液汽液共存汽五態(tài)未飽和水飽和水濕蒸汽干飽和蒸汽過熱蒸汽重要特征：在濕蒸汽區(qū)，定溫線和定線重合“一點(diǎn)、兩線、三區(qū)、五態(tài)”1313一點(diǎn)：

兩線上界限線

三區(qū)液汽液共存汽五態(tài)未飽和水飽和§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14§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151516

二.未飽和水（t，p）查圖表或由專用程序計(jì)算三.飽和水和飽和水蒸氣(ps和ts)

查圖表或由專用程序計(jì)算。壓力不太高時(shí)，飽和水的焓可近似計(jì)算：壓力不太高時(shí)，可近似1616二.未飽和水（t，p）查圖表或由專用程序計(jì)算三.飽和水四.過熱蒸汽（p，t）查圖表或由專用程序計(jì)算。注意：過熱蒸汽不可用類似未飽和

水的近似式，因cp變化復(fù)雜。17四.過熱蒸汽（p，t）查圖表或由專用程序計(jì)算。注意：過熱蒸汽五.濕飽和蒸汽由ts（或ps）與x共同確定：18五.濕飽和蒸汽由ts（或ps）與x共同確定：1819

§7–4水蒸氣表和圖1919§7–4水蒸氣表和圖19利用水蒸氣表計(jì)算

1.已知ts=70℃,求ps、h/、h//

2.已知ps=2.5MPa，求ts、h/、h//

3.已知t=180

℃，p=0.5MPa,判斷蒸汽的狀態(tài)，并求h4.已知ps=0.1MPa，x=0.8，求t、h5.已知p=10MPa，t=526℃，求h、s6.已知p=16.7MPa，t=543℃，求h7.某火電機(jī)組，乏汽壓力為0.005MPa,干度x=0.85，流量為300t/h，乏汽在凝汽器中等壓放熱，凝結(jié)為飽和水，其熱量由循環(huán)水帶走，設(shè)循環(huán)水的溫升為7℃，循環(huán)水的比熱為4.1868kJ/(kg.k)，求循環(huán)水的流量。8.在爐子上將一壺水有20℃燒開需要15分鐘，問把這壺水燒干還需要多長時(shí)間？20利用水蒸氣表計(jì)算

2021

二.水蒸氣的焓—熵（h-s）圖1）定壓線群濕蒸汽區(qū)，T=Ts，直線過熱蒸汽區(qū)，斜率隨T增

大而增大02121二.水蒸氣的焓—熵（h-s）圖1）定壓線群濕蒸汽區(qū)，T2）定溫線群濕蒸汽區(qū)：直線，與等壓線重合過熱蒸汽區(qū)：等溫線較等壓線平坦，

低壓時(shí)趨于水平。psTv222）定溫線群濕蒸汽區(qū)：直線，與等壓線重合過熱蒸汽區(qū)：等溫線較3）等容線群4）等干度線等容線比等壓線陡233）等容線群4）等干度線等容線比等壓線陡23利用焓熵圖表計(jì)算

1.已知p=10MPa，t=530℃，求h、s2.已知ps=0.1MPa，x=0.8，求t、h

3.已知t=180

℃，p=0.5MPa,判斷蒸汽的狀態(tài)，并求h4p1=12MPa,t1=520℃,經(jīng)絕熱節(jié)流，p2=5MPa,求t2=?5.設(shè)蒸汽在汽輪機(jī)內(nèi)可逆絕熱膨脹，p1=14MPa,t1=520℃,乏汽壓力為p2=10kPa,蒸汽流量為100t/h，求汽輪機(jī)的功率？6.某火電機(jī)組，乏汽壓力為0.006MPa,干度x=0.85，流量為290t/h，乏汽在凝汽器中等壓放熱，凝結(jié)為飽和水，其熱量由循環(huán)水帶走，設(shè)循環(huán)水的流量為9800t/h，循環(huán)水的比熱為4.1868kJ/(kg.k)，求循環(huán)水的溫升?24利用焓熵圖表計(jì)算

24§7–5水蒸氣的基本過程一.基本公式過程中狀態(tài)參數(shù)確定—圖表或?qū)Ｓ贸绦蛴?jì)算。功、熱量的計(jì)算式：25§7–5水蒸氣的基本過程一.基本公式過程中狀態(tài)參數(shù)確定二.定壓過程26二.定壓過程26三.定熵過程注意：水蒸氣其中為經(jīng)驗(yàn)數(shù)字過熱蒸汽

κ=1.3飽和蒸汽

κ

=1.135濕蒸汽

κ

=1.035+0.1x或水蒸氣?27三.定熵過程注意：水蒸氣其中為經(jīng)驗(yàn)數(shù)字過熱蒸汽κ=1.3四.定體積過程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：28四.定體積過程v<vc時(shí)，定容加熱x下降

例：用溫度為500K的恒溫?zé)嵩醇訜?atm的飽和水，使之定壓汽化為100oc的飽和干蒸汽，求：1）該過程中工質(zhì)的熵變?nèi)绾斡?jì)算？2）