工程热力学-第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环

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1、工程热力学彭伟Email:weapon0818@163.com手机:18055440449第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环水和水蒸气是实际气体!水蒸气在空气中含量极小，当作理想气体一般情况下，为实际气体，使用图表18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质直到内燃机发明，才有燃气工质目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质优点:便宜，易得，无毒，膨胀性能好，传热性能好水蒸气不能作为理想气体来对待，它的物理性质较理想气体复杂得多，它的状态方程、热力学能、焓和熵的计算式都不像理想气体的计算式那样简单。工程计算时直接查取为工程计算编制的蒸气

2、热力性质图表或计算程序。其热力过程的计算分析也只能依据热力学基本定律和热力性质图表进行。沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化(气体和液体均处在饱和状态下)饱和状态：汽-液平衡共存的状态汽化与凝结的动态平衡汽化:由液态变成气态的物理过程(不涉及化学变化)蒸发：汽液表面上的汽化§7-1水蒸气的饱和状态饱和状态饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和温度Ts饱和压力ps一一对应放掉一些水，Ts不变，ps？Tspsps=1.01325barTs=100℃西藏ps=0.6barTs=85.95℃高压锅ps=1.6barTs=113.32℃纯物

3、质的p-T相图ppTT液液气气固固水一般物质三相点A三相点临界点C临界点流体流体升华线升华线凝固线凝固线汽化线汽化线临界温度是最高的饱和温度；临界压力是最高的饱和压力三相点温度是最低的汽—液两相平衡的饱和温度；三相点压力是最低的汽—液两相平衡的饱和压力§7-2水蒸气的产生过程定压下水蒸气的发生过程工业生产中所用的水蒸气，一般都是在定压下（如锅炉中）产生的。为了说明方便起见，假设定量（如1kg）的水在气缸内进行定压加热，调节活塞上的砝码可改变水的压力。定压下水的发生过程可分三个阶段：定压预热过程、定压汽化过程、定压过热过程§7

4、-2水蒸气的产生过程ttsvv"未饱和水饱和水饱和湿蒸汽饱和干蒸汽过热蒸汽hh"ss"定压预热定压汽化定压过热假定水开始处于某一压力p，温度为0℃的状态，在维持压力不变的条件下，随着外界的加热，水的体积稍有膨胀，比体积略有增加，水的熵因吸热而增大。当水温升至对应压力p的饱和温度ts时，若继续加热，水就会沸腾而产生蒸气。此沸腾温度称为饱和温度ts。处于饱和温度的水称为饱和水，

5、对其除压力和温度外的状态参数均加上一上角标“′”，以示和其它状态的区别，如h′、v′和s′等。低于饱和温度的水称为未饱和水（或过冷水）。1．水的定压预热阶段1．水的定压预热阶段1kg0℃的未饱和水加热到压力p下的饱和温度ts所需的热量称为液体热，用q'表示。根据热力学第一定律有水的液体热随压力提高而增大在维持压力不变的条件下，对饱和水继续加热，水开始沸腾发生相变而产生蒸汽。沸腾时温度保持不变，仍为饱和温度ts在这个水的液－汽相变过程中，所经历的状态是液、汽两相共存的状态，称为湿饱和蒸汽，简称为湿蒸汽。随着加热过程的继续，水逐

6、渐减少，蒸汽逐渐增加，直至水全部变为蒸汽，称为干饱和蒸汽或饱和蒸汽。对干饱和蒸汽除压力和温度外的状态参数均加上一上角标“″”，如v″、h″和s″2.饱和水的定压汽化阶段2.饱和水的定压汽化阶段由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程，虽然压力、温度不变，比体积却随着蒸汽增多而增大，熵值也因吸热而增大，故这个过程在图p-v和图T-s上是水平线段。该过程的吸热量称为汽化热，用r表示，则此热量在T-s图上是1'-1”下带阴影线的面积。2.饱和水的定压汽化阶段湿蒸汽是饱和水和饱和蒸汽的混合物。干度指湿蒸汽中所含饱和水蒸气的质量分数湿度指湿

7、蒸气中所含饱和水的质量分数x+y=1饱和水：x=0,y=1饱和干蒸气：x=1,y=0湿蒸汽：0

8、为过热蒸汽的焓。在T-s图上过程线1”-1下方阴影线的面积即为q”3.水蒸气的定压过热过程如果改变压力，再次考察水在定压下的蒸汽发生过程，可以得到类似的三个阶段，其饱和压力随着压力提高而提高。压力一定，饱和温度一定，反之亦然，对应饱和温度的压力称为饱和压力，用表示。提高压力后定压下的蒸汽发