工程热力学 课件 第七章 水蒸气

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1、第七章水蒸气7-1饱和温度和饱和压力水的相变过程汽化：水由液态转变为气态的过程称为汽化蒸发：在水表面进行的汽化过程称为蒸发沸腾：在水表面和内部同时进行的强烈汽化过程称为沸腾凝结：水由气相转变为液相的过程称为凝结饱和状态饱和状态：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

2、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

3、-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

4、=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/kgh0≈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t

5、s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

6、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、su=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+pvh-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

7、)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