机械热力学第07章 水蒸汽.ppt

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1、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，传热性能好第七章水蒸气在热力设备中，水蒸气是实际气体。因水蒸气距液态不远，且常有集态的变化。如在本章及蒸汽动力循环中；热力参数的查取用图表法。在湿空气中，水蒸气含量极小，近似看作理想气体，因pv很低(过热度很大)，见第十四章湿空气。本章主要内容：水蒸气产生的一般原理，状态参数的确定，图表的结构及热力过程。其它物质的蒸汽，与水蒸气热力变化规律类似。§7-1饱和温度和饱和压力汽化：由液态变为气态的

2、过程。沸腾：在液体内部和表面同时进行的强烈汽化过程。一、汽化和液化蒸发：在液体表面进行的汽化过程；液化(凝结)：汽液饱和液体：处于饱和状态的液体；饱和蒸汽：处于饱和状态的蒸汽；饱和温度：饱和状态时的温度，Ts或ts；二、饱和状态当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡——饱和状态。饱和压力：饱和状态时的压力，ps(蒸汽压力与密度为对应温度下的最大值)注：TsPs或Ts=f(ps),它们不独立ps=1.01325barTs=100℃青藏ps=0.6barTs=85.95℃高压锅ps=1.6barTs=113.32℃pts饱和液体饱

3、和蒸气三、水的三相点三相点：固态、液态、汽态三相平衡共存的状态独立状态参数个数为0，说明三相点只有一个。§7-2水的定压加热、汽化过程压力p一定，加热。从0.01℃开始(三相点温度以下有固态，工程上一般不用)，经历以下五种状态。过冷水(未饱和水)加热Q饱和水Q湿蒸汽QQQ干饱和蒸汽过热蒸汽tts汽化阶段过热阶段预热阶段液体热ql汽化潜热r过热热qsupvv’’hh’’s

4、s>s’’水蒸气定压发生过程说明(1)(2)理想气体实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加汽化潜热(3)过热蒸汽过热度D=t–ts或叫⊿t。汽化潜热r：1kg饱和水定压加热至干饱和蒸汽过程吸收的热量，与1kg饱和蒸汽定压冷凝放出的热量相同。画在p-v图上增加压力到p2，重复上述过程，得定压线202’2’’2压力为p4时，汽化在C点瞬间完成，C点叫临界点。其对应的压力、温度、比体积分别称为临界压力、临界温度、临界比体积，分别用pcr、Tcr、vcr来表示。pcr=22.064Mpa，Tcr=373.99℃p>pc时，加热到Tc温度

5、时，瞬间汽化。101’’1’2’’2’1202303’3’’5040•••••••••••••••vpCTcTTp压力为p1时，定压线101’1’’1T-s图•••••••p51’1’’2’’2’sC3’3’’TcT-s图Tp4p3p2p1下界限线(饱和水线)：1’2’3’C上界限线(饱和汽线)：1’’2’’3’’C三个相区：液相区，1’2’3’CTc之内区；汽液共存区，1’2’3’C3’’2’’1’’之内区；汽相区，TcC3’’2’’1’’以上区。v以上所讲归纳为：一点、二线、三区、五态水和水蒸气状态参数确定的原则1、未饱和水

6、及过热蒸汽确定任意两个独立参数，如：p、T2、饱和水和干饱和蒸汽确定p或T3、湿蒸汽除p或T外，其它参数与两相比例有关§7-3水和水蒸气的状态参数两相比例由干度x确定定义干饱和蒸汽饱和水对干度x的说明：x=0饱和水x=1干饱和蒸汽0≤x≤1在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义状态参数指p、v、t、u、h和s等（除u外可从水蒸气图表中查得，u=h-pv计算得到）(一)零点的规定（h,s,u在热工计算中不必求其绝对值）三相点的液态水(是饱和水)为基准实测的(注：上标“’”表饱和水状态)规定的换算的(二)温度0.01℃，压力p的过冷水的参

7、数（0点）(三)温度ts℃，压力为p的饱和水（1’点）注：p不太大时，水定压比热为定值cp=4.1868kJ/kgp较大时，cp变化较大，h0也不为零，要查表。不要求压力为p,温度为t的未饱和水加热至饱和水:(五)压力为p的湿蒸汽（x点）饱和水和饱和蒸汽共存vv’•••xv”p(四)压力为p的干饱和蒸汽（1’’点）不要求t=ts,状态参数x如果有1kg湿蒸气，干度为x,即有xkg干饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度xh,v,s干度为x湿蒸汽：mvx=mvv’’+mlv’v

8、x=xv’’+(1-x)v’=v’+x(v’’-v’)可见v’≤vx≤v’’Vx=Vv+Vl总体积=汽体积+液体积类似地：sx=s’+x(s’’-s’)而u=h–pvhx=h’+x(h’’-h’)vv’•••xv”p(六)压力为p的过热蒸汽（D点）不要求(一)水