热工基础 教学课件 作者 宋长华 05 水蒸气.ppt

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1、第5章水蒸气制作：宋长华本章主要内容水蒸气的相变及相图水蒸汽的定压产生过程水蒸气的状态参数和热力性质表水蒸气的h-s图水蒸气的典型热力过程湿空气的性质SCH205--水蒸汽本章教学要求掌握：水蒸气定压产生过程在p-v图和T-s图上所表现的相变规律；水蒸气图表的使用方法，利用分析计算水蒸气的基本热力过程；理解：水蒸气饱和状态的概念及参数特征；水蒸气图表的选择应用。了解：水蒸气参数对电厂热力设备的影响，水蒸气h-s图的结构特点。。重点：饱和状态的概念及参数特征；水蒸气定压产生过程在p-v图和T-s图上所表现的相变规律；利用水蒸气图表确定水和水蒸气的状态参数；水蒸气定压过程和绝热

2、过程的分析计算。难点：水蒸气参数对电厂锅炉结构的影响；水蒸气图表的选择应用；SCH305--水蒸汽水蒸气在空气中含量极小，当作理想气体处理一般情况下为实际气体，使用图表分析18世纪，蒸汽机的发明，水蒸气是唯一工质。直到19世纪，内燃机发明，才有燃气工质。目前水蒸气仍是火力发电、核电、供暖、化工的常用工质。优点：膨胀性能好，流动性好，热力性能稳定，便宜，易得，无毒，传热性能好。是其它实际气体的代表。实际气体——水蒸气SCH405--水蒸汽一、汽化与凝结2、沸腾——在液体表面和内部同时进行的剧烈汽化现象。1、蒸发——在液体表面缓慢进行的汽化现象。汽化方式有两种：1）蒸发，2）沸

3、腾。（一）汽化：液态→汽态（如电厂锅炉中水的汽化过程）特点：能在任何温度下进行；液体的蒸发速度取决于液体的性质、液体的温度、蒸发表面积和液面上气流的流速。特点：有汽泡产生；在一定的压力下，液体沸腾时的温度（沸点）是一定的。重庆电力高等专科学校热工学精品课程重庆电力高等专科学校热工基础精品资源共享课程5-1水的相变及相图4SCH505--水蒸汽发生位置发生条件发生现象发生速度表面表面和内部任何温度一定温度无汽泡有汽泡蒸发沸腾慢快蒸发和沸腾的比较火电厂锅炉中水的汽化采用的是哪种方式？沸腾SCH605--水蒸汽（二）凝结（液化）定义：物质从汽态转变成液态的过程，称为液化。（如火电

4、厂凝汽器中的排汽凝结成水的过程）特点：在一定压力下，蒸汽的温度（低）等于沸点时，才可能出现凝结。液化和汽化是物质相态变化的两种相反过程，实际上，在密闭容器内进行的汽化过程，总是伴随液化过程同时进行。5-1水的相变及相图SCH705--水蒸汽（三）饱和状态饱和水：饱和状态下的水；饱和蒸汽：饱和状态下的水蒸汽。定义：液体在有限密闭空间内汽化，同时也有液化，当汽化速度与液化速度相等，即汽液两相达到动态平衡，这种状态称为饱和状态。tsps饱和水饱和蒸汽饱和状态示意图5-1水的相变及相图SCH805--水蒸汽饱和状态参数饱和压力：在饱和状态下的水和水蒸汽的压力pS饱和温度：在饱和状态

5、下的水和水蒸汽的温度tS饱和状态的特点：①汽水共存；②汽水同温；③饱和压力与饱和温度成一一对应关系。tsps5-1水的相变及相图SCH905--水蒸汽ps上升，ts上升ts上升，ps上升如青藏高原：ps=0.06MPats=85.95℃饱和压力饱和温度一一对应0.005MPa1atm1MPa20MPa水32.88℃100℃179.88℃365.71℃使水汽化的方法：1）加热升温；2）降压扩容。饱和温度与饱和压力的关系SCH1005--水蒸汽结论2、在一定压力下，液体的沸点也就是蒸汽的凝结温度，都是该压力下的饱和温度。1、凝结与沸腾是两个互为相反的过程；水蒸汽凝结（放热）沸腾

6、（吸热）(饱和状态)同种物质、同一压力沸点=凝结温度=饱和温度SCH1105--水蒸汽三、水的相图（p－t图）t固－液液体固体三相点蒸汽固－汽液－汽Cp气体（汽化曲线）（熔解曲线）（升华曲线）临界点611.2Pa0.01℃22.064MPa374℃SCH1205--水蒸汽（三）水的相图(p—T图)图中，AB线、AC线和AD线分别称为固-液共存的溶解线或凝固线、液-汽共存的汽化线或凝结线和固-汽共存的升华线或凝华线。三条曲线将水三相图分为固相、液相和气相三个单相区域。三条曲线相交于A点，称为三相点。水的三相点的压力和温度具有确定的数值，分别为：当压力低于三相点压力PA时，液相

7、不可能存在，而只可能是汽相或固相；当温度高于三相点温度TA时，固相不可能存在，而只能是液相或汽相。所以，三相点的压力是最低的液-气两相平衡的饱和压力；三相点的温度是最低的液-气两相平衡的饱和温度。SCH1305--水蒸汽过热阶段水蒸气的定压产生过程汽化阶段预热阶段未饱和水饱和水湿饱和蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽一、水蒸气的定压产生过程（省煤器）（水冷壁）（过热器）5-2水蒸气的定压产生过程SCH1405--水蒸汽未饱和水（过冷水）饱和水1、预热阶段参数变化特点注意比较v0和v′的大小！过冷度：Δt=ts-t0SCH150