第6章 蒸汽的热力性质

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1、第六章蒸汽的热力性质6.1单元工质的相图与相转变16．1．1p—T相图16．1．2p—v及T-s相图36.2单元复相系平衡条件46．2．1热力系平衡判据46．2．2化学势66．2．3单元系相平衡条件76．2．4吉布斯相律96．2．5克劳修斯—克拉贝龙方程96．3蒸汽的定压发生过程126．3．1液体加热126．3．2气化136.4蒸气热力性质表及其应用156．4．1基准点的选定156．4．2饱和液及饱和蒸气热力性质表156．4．3未饱和液及过热蒸气热力性质表166．5蒸气热力性质图及其应用186．5

2、．1焓—熵(h-s)图186．5．2压—焓(p—h)图206．5．3温—熵(T—s)图216．5．4蒸气热力性质图表应用22思考题及答案306.1单元工质的相图与相转变6．1．1p—T相图 工质在通常的参数范围内可能呈现为气、液、固三种不同的相。图6—1在P—T图上表示出工质处于不同相的区域；在压力较低、温度较高的区域呈现为气相，称气相区;在压力较高、温度较低的区域呈固相，称固相区；在某中间压力和温度区域呈现为液相，称液相区。工质处于这些相区内只能呈现为单一的相，故又称它们为单相区。 三个单相区由

3、三条相界线0-A、0—B、0－c分开。在相界线上工质可以呈现为不同的相。例如，在气－液31          界线0－c上，工质可以呈现为气相，也可以呈现为液相，还可以是气、液两种相平衡共存的状态。物质处于不同的相可以平衡共存的状态称其处于饱和状态。相界线上的状态都是饱和状态，又称它们为饱和曲线。在相界线上工质进行平衡的相转变。在气－液界线0-c上，饱和液体吸热转变成饱和气，这个过程叫做汽化；相反，饱和气放热转变为饱和液，这个过程叫做凝结。因此，气－液界线又称为汽化线。在固－液相界线0-B上进行固

4、—液相转变过程，该过程叫做熔解或凝固，固—液相界线称为熔解线。固一气相界线0—A上进行固一气相转变过程，这个过程称为升华或凝华，固—气相界线称为升华线。 P—T图上的饱和曲线表明：工质处于饱和状态时其压力和温度是相互对应的。即工质在一定压力下达到饱和时对应一定的温度，这个温度称为该压力下的饱和温度，用Ts表示；或者说，工质在一定温度下达到饱和时，对应一定的压力，这个压力叫做该温度下的饱和压力，用ps表示。P—T图上的饱和曲线表达了饱和压力与温度的对应关系。                  ps=

5、ps(T)  或  Ts=Ts(P)在三条饱和曲线的交点——图中0点上，工质呈现气、液、固三相平衡共存的状态。这一点称为三相点。每一种物质有唯一的一个气、液、固三相平衡的三相点，它对应着确定的温度Ttp和压力Ptp称为三相点温度和三相点压力。表6—1给出了一些物质的三相点温度和压力值。由于三相点温度值确定，并且三相点又易于推确地实现，因而温度测量的参考点常选在某些物质的三相点上。随着温度和压力的升高，汽化线存在一个上端点，即临界点c(见图6—1)，在临界点上饱和液及饱和气不仅具有相同的温度和压力，

6、还具有相同的比容、比热力学能、比焓、比熵，即处于临界状态。临界点是物质的一个重要的特性点。常用工质的临界点参数列于附录表8。31当压力高于临界压力(p>pc)时，液—气两相的转变不经历两相平衡共存的饱和状态，在定压下液—气两相的转变是在连续渐变中完成的，变化中物质总是呈现为均匀的单相。因而在临界压力以上液、气两个相区不存在明显的、确定的界线，习惯上人们常把临界定温线当作临界压力以上液、气两个相区的分界，如图中虚线所示。6．1．2p—v及T-s相图   平衡共存的饱和液与饱和气具有相同的压力和温度，

7、在p－T相图上它们为一条饱和曲线0－c所表示。但是，除临界点以外，饱和液与饱和气有不同的比体积和比熵值。因此，在图6—2及图6—3所示的P—v及T—s相图上，平衡共存的饱和液与饱和气分别为定压线及定温线上两个不同的状态点1′及1″所表示。汽化线自临界点c开始分成两条饱和曲线，一条是饱和液线0′－c；一条是饱和气线0″—c。p-T相图上的三相点0，在P—v及T—s相图上展开成三相线0′－0″；饱和线0—c展开成由饱和液线0′—c、饱和气线0″－c及二相线0′－0″围成的液—气两相平衡区。饱和液线左侧

8、为液相区，饱和气线右侧为气相区。在临界压力以上不存在液—气平衡区，习惯上以临界定温线作液、气两相区的分界。处于平衡的液、气两相具有相同的压力和温度，在P—v及T—s图上它们为跨两相区的定压一定温线1′—1″所表示。饱和液1′与同压同温的饱和气1″31相平衡。线段中间的各状态点则表示不同质量比的两相混合物，常称之为湿饱和气。相转变时，饱和液1′吸热转变为饱和气1″，或者饱和气1″放热凝结成饱和液1′，在一定压力下1kg饱和液转变为饱和气吸收的热量称为汽化潜热，用符号r表示，单位为kJ