热工理论第5章.ppt

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1、第五章水蒸气教学目标：使学生了解工程实际中，水蒸汽的使用状况。能进行水蒸汽各种过程的热力计算。知识点：水蒸汽的定压发生过程；水蒸汽表和图；水的相图及三相点；水蒸汽的基本过程。重点：工业上水蒸汽的定压生成过程，学会使用水蒸汽热力学性质的图表，并能熟练地运用于各种热力过程的计算。难点：水蒸汽是实际汽体，只能通过查热力学性质图表进行各种热力过程的计算。(也可以用复杂的计算公式进行计算)5.1水蒸气的产生过程5.2水蒸气的状态参数5.3水蒸气的基本热力过程第五章水蒸气5.1水蒸气的产生过程汽化与凝结汽化物质由液态转变为汽态的过程。汽化方式蒸发：汽化过

2、程在液体表面发生。沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生.凝结：物质由汽态转变为液态的过程。凝结的速度取决于空间蒸汽的压力。饱和状态：液体分子脱离其表面的汽化速度汽体分子回到液体中的凝结速度＝这时液体与蒸汽处于动态平衡状态，称为饱和状态饱和液体饱和蒸汽饱和温度和饱和压力：处于饱和状态的汽、液温度相同，称为饱和温度ts，蒸汽的压力称为饱和压力psts上升，ps上升；ps上升，ts上升。结论：一定的饱和温度对应于一定的饱和压力，反之也成立，即两者间存在单值关系。未饱和水状态饱和水状态湿饱和蒸汽状态干饱和蒸汽状态过热蒸汽状态过热阶段水蒸汽的定压生成

3、过程饱和水的汽化阶段水的预热阶段水的定压加热过程预热阶段饱和水未饱和水（过冷水）状态及状态参数：这个阶段所需的热量称为液体热ql汽化阶段干饱和蒸汽饱和水湿(饱和)蒸汽湿饱和蒸汽：饱和水与饱和蒸汽混合物这个阶段所需的热量称为汽化潜热r干度x：湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。过热阶段过热蒸汽干饱和蒸汽这个阶段所需的热量称为过热热qsup。t-ts称为过热度二.水蒸汽定压生成过程中热量的计算1Ts2水的定压预热阶段液体热饱和水的定压汽化过程汽化潜热水蒸汽的定压过热过程过热1kg水从1状态被加热到2状态所吸收的热量:三.水蒸汽的p-v图和T-s图C

4、2010pvⅠⅢⅡC1020TsⅢⅠⅡ水蒸汽的p-v图和T-s图5.2水蒸汽的状态参数水与水蒸汽表水及水蒸汽的参数计算中不必求其绝对值，仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国际水蒸汽会议规定，水的三相点即273.16K的液相水作为基准点，规定其热力学能及熵为0，即对于t0=ttp=273K、p0=ptp=611.7Pa的饱和水有：二.温度为0.01oC、压力为P的过冷水忽略水的压缩性，即比体积v不变，又温度不变，则:uo=u0’=0,w=0q=0so=so’=0,h0=uo+p0v0=0三.温度为t、压力为P的未饱和水饱和水状态：四.压力

5、为P的干饱和蒸汽五.压力为p的湿饱和蒸汽六.压力为P的过热蒸汽过热度：t–ts7－4水蒸汽表和图水与水蒸汽的状态参数p、v、t、h、s均可从水蒸汽图表中查到，图表中没有的参数，可根据参数间的一般关系计算得到，如u按u=h-pv计算。（x1,y1）（x,y）（x2,y2）XY热力学性质表很简单，它是把热力学性质以一一对应的表格形式表示出来，其特点表现在：对确定点数据准确，但对非确定点需要内插计算，一般用直线内插。已知（p,t）,判断水或蒸汽所处的状态查饱和表得已知压力（或温度）下的饱和温度ts(p)（或饱和压力ps(t)）：在湿蒸汽区，p、t不

6、是两个独立的变量，因此不能由p、t确定状态点。已知p（或t）及某一比参数y（v或s或h）,判断水或蒸汽所处的状态查饱和表得已知压力（或温度）下的y’、y”：在湿蒸汽区干度及其它参数的的计算：x＝１pvThsx水蒸汽的h-s图5.3水蒸汽的基本热力过程一.水蒸汽基本过程二.水蒸汽基本公式定容、定压、定温及定熵四种水蒸汽的定压过程342pv1工程中的设备:锅炉、换热器过程特点:p=定值过程在图中表示2Tshs2h2h1134143T-s图和h-s图中的表示s1s2能量转换计算wt=0q=h举例：锅炉中，水从30℃、4MPa,定压加热到450℃。

7、ts(4MPa)=250.33℃q=h2-h1水蒸汽的绝热过程p12’pvp2工程中的设备：汽轮机12过程特点:q=0过程在图中表示2’12Tsp1p2hsp1p221h1h2h2’2’T-s图和h-s图中的表示能量转换计算q=02’12Ts不可逆过程：可逆过程：p1p2hsp1p221h1h2h2’2’汽轮机内效率水蒸汽的定温过程pv实际设备中很少见TCTcT远离饱和线，接近于理想气体.水蒸汽的定温过程12Tshs12可逆过程：水蒸汽的定容过程实际设备中不常见12pv1TshspT212vpv例题过热蒸汽由初态p１=2MPa、t１=300℃

8、绝热膨胀到p2=４kPa=0.004MPa，求此过程中每kg蒸汽所作的功及每kg蒸汽膨胀终态蒸汽的干度。解h1=3025kJ/kg,x2＝0.786每kg蒸汽所作的