水和水蒸氣的性質(zhì)課件

第七章水蒸氣剛剛脫離液態(tài)或距液態(tài)較近的氣體物質(zhì)，因其分子間作用力大不能看作理想氣體。如工程中常用的水蒸氣、氨氣、氟里昂等。水蒸氣是熱能工程中使用最早、應(yīng)用廣泛的一種工質(zhì)。它具有良好的熱力性質(zhì)，并且廉價(jià)、易得、無污染。本章主要介紹水蒸氣的形成過程、狀態(tài)參數(shù)的確定、水蒸氣圖表結(jié)構(gòu)和應(yīng)用及相關(guān)計(jì)算。第七章水蒸氣剛剛脫離液態(tài)或距液態(tài)較1

基本知識(shí)點(diǎn)

水蒸氣的產(chǎn)生過程、水蒸氣狀態(tài)參數(shù)的確定、水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用、水蒸氣在熱力過程中功量和熱量的計(jì)算。

本章重點(diǎn)：

工業(yè)上水蒸氣的定壓生成過程，學(xué)會(huì)使用水蒸氣熱力學(xué)性質(zhì)的圖表，并能熟練的運(yùn)用于各種熱力過程的計(jì)算。

基本知識(shí)點(diǎn)

水蒸氣的產(chǎn)生過程、水蒸氣狀態(tài)參數(shù)的2一般水蒸氣是實(shí)際氣體!水蒸氣在空氣中含量極小，可當(dāng)作理想氣體一般情況下，為實(shí)際氣體，使用圖表18世紀(jì)，蒸氣機(jī)的發(fā)明，是唯一工質(zhì)直到內(nèi)燃機(jī)發(fā)明，才有燃?xì)夤べ|(zhì)目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì)優(yōu)點(diǎn):便宜，易得，無毒，膨脹性能好，傳熱性能好一般水蒸氣是實(shí)際氣體!水蒸氣在空氣中含量極小，可當(dāng)作理想氣體37-1純物質(zhì)的相變與相圖物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)水的三態(tài)：冰、水、蒸汽自然界中大多數(shù)純物質(zhì)都以三種聚集態(tài)存在：固相、液相、氣相，如CO2、H2O等。物質(zhì)的存在狀態(tài)與它存在的環(huán)境有關(guān)，如水低溫時(shí)呈固態(tài)，高溫時(shí)呈氣態(tài)?，F(xiàn)以水為例分析純物質(zhì)的三態(tài)變化。7-1純物質(zhì)的相變與相圖物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、4三相之間的變化：升華 （衛(wèi)生球） 溶解汽化

固態(tài)

液態(tài)

氣態(tài)凝固 液化凝化（霜）7-1純物質(zhì)的相變與相圖物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)水的三態(tài)：冰、水、蒸汽三相之間的變化：7-1純物質(zhì)的相變與相圖物質(zhì)有三種5

在一定壓力下，對(duì)固態(tài)冰不斷加熱，冰將經(jīng)歷三個(gè)過程變?yōu)檫^熱水蒸氣。融解過程：冰融化為水，冰全部融化之前為冰水兩相，保持融點(diǎn)溫度不變。融點(diǎn)：在一定壓力下，固體開始融解時(shí)的溫度。汽化過程：水汽化為蒸氣，水全部汽化之前為水氣兩相，保持沸點(diǎn)溫度不變。沸點(diǎn)：在一定壓力下，液體開始汽化時(shí)的溫度。過熱過程:水全部變?yōu)闅夂笤倮^續(xù)加熱，蒸氣變?yōu)檫^熱蒸氣，溫度將升高，高于沸點(diǎn)溫度。 上述相變過程表示在P—t圖上，稱為相圖。P125圖7-1所示

6ab段冰的定壓加熱b為融點(diǎn)be段水的定壓加熱e為沸點(diǎn)el段氣的定壓加熱當(dāng)壓力變化時(shí)，b,e點(diǎn)位置相應(yīng)變化。將不同壓力下的融點(diǎn)及沸點(diǎn)連接起來，就得到融解線AB和汽化線AC。融解線AB顯示融點(diǎn)與壓力的關(guān)系，它劃分了固態(tài)與液態(tài)的區(qū)域。汽化線AC顯示了沸點(diǎn)與壓力的關(guān)系，劃分了氣態(tài)與液態(tài)的區(qū)域。升華線AD表示升華溫度與壓力的關(guān)系劃分了固態(tài)與液態(tài)的區(qū)域。這三線稱為相平衡曲線aab段冰的定壓加熱b為融點(diǎn)融解線AB顯示融點(diǎn)與7ab段冰的定壓加熱b為融點(diǎn)be段水的定壓加熱e為沸點(diǎn)el段氣的定壓加熱當(dāng)壓力變化時(shí)，b,e點(diǎn)位置相應(yīng)變化。將不同壓力下的融點(diǎn)及沸點(diǎn)連接起來，就得到融解線AB和汽化線AC。AC線上方端點(diǎn)C是臨界點(diǎn).如t>tc,則無論壓力多大都不能使它變?yōu)橐后w。當(dāng)壓力降低時(shí)，AB與AC兩線逐漸接近，并交于A點(diǎn)。A點(diǎn)是固、液、汽三態(tài)共存的狀態(tài)，稱為三相點(diǎn)。若在低于三相點(diǎn)的壓力之下對(duì)冰定壓加熱（m點(diǎn)），當(dāng)t到一定的值td，冰將從固相直接變?yōu)闅庀啵畬⒉煌瑝毫ο聲r(shí)對(duì)應(yīng)的升華溫度點(diǎn)d相連就得到升華曲線AD。aab段冰的定壓加熱b為融點(diǎn)AC線上方端點(diǎn)C是臨界8純物質(zhì)（水）的p-T相圖pT液相氣相固相三相點(diǎn)TP臨界點(diǎn)c流體升華線溶解線汽化線水的臨界點(diǎn)狀態(tài)：三相線與臨界點(diǎn)氣液兩相共存的pmax,Tmaxc臨界點(diǎn)三相點(diǎn)（固、氣、液）一個(gè)物質(zhì)有唯一的三相點(diǎn)，如水的：P—Ｔ圖中AB、AC、AD三線將圖分成三個(gè)單相區(qū)，線上兩相，A點(diǎn)三相。純物質(zhì)（水）的p-T相圖pT液相氣相固相三相點(diǎn)TP臨界點(diǎn)c9純物質(zhì)的p-T相圖（注意溶解線）ppTT液液氣氣固固水的p-T相圖

凝固時(shí)體積膨脹的物質(zhì)的p-t圖

一般物質(zhì)的p-T相圖凝固時(shí)體積縮小的物質(zhì)的p-t圖

三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體升華線升華線溶解線溶解線汽化線汽化線純物質(zhì)的p-T相圖（注意溶解線）ppTT液液氣氣固固水的p10思考題沒有。t>tc=374.16℃有１.有沒有500oC的水？２.有沒有-3℃的蒸汽？思考題沒有。t>tc=374.16℃有１.11汽化與飽和沸騰：表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化(只有在沸點(diǎn)時(shí),氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下）因?yàn)榉肿幼杂蔁徇\(yùn)動(dòng)，液體表面總有一些較大動(dòng)能的分子克服表面張力，脫離液面到自由空間去，所以任何溫度下汽化均可發(fā)生。蒸發(fā)速度與溫度、表面積、液面風(fēng)速有關(guān)。在蒸發(fā)過程中，液面上方的蒸氣分子總有可能碰撞液面而返回液體，所以凝結(jié)過程也同樣進(jìn)行。只是一般的蒸發(fā)都是在自由空間中進(jìn)行的，液表有大量其它氣體，蒸氣的分子密度小，分壓力低，其凝結(jié)速度小于蒸發(fā)速度，總的效果是呈蒸發(fā)的過程。

1.汽化:由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過程(不涉及化學(xué)變化)蒸發(fā)：汽液表面上的汽化(任何溫度)汽化汽化與飽和沸騰：表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化(只有在沸點(diǎn)時(shí),12若蒸發(fā)在封閉的容器中進(jìn)行，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，液面上方的蒸氣分子越來越多，其碰撞液面的機(jī)率也越來越多，使凝結(jié)速度加快。當(dāng)蒸發(fā)速度等于凝結(jié)速度時(shí)，汽、液兩相達(dá)到動(dòng)平衡，這時(shí)空間內(nèi)蒸氣分子濃度不再改變，這種兩相平衡狀態(tài)叫飽和狀態(tài)。這時(shí)相應(yīng)的有飽和蒸氣、飽和液體、飽和溫度ts、飽和壓力Ps。飽和蒸氣+飽和水=濕蒸氣；不含飽和水的飽和蒸氣叫干飽和蒸氣。Ts與Ps有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系：ts=f(Ps)若Ps變化時(shí)，平衡將被打破，然后經(jīng)一熱力過程達(dá)到新的平衡若蒸發(fā)在封閉的容器中進(jìn)行，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，液13飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡飽和溫度Ts飽和壓力ps一一對(duì)應(yīng)Tspsps=1.01325barTs=100℃青藏ps=0.6barTs=85.95℃高壓鍋ps=1.6barTs=113.32℃飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡飽和溫度Ts飽和壓力ps一一對(duì)14若在一定壓力下，對(duì)液體加熱，當(dāng)T達(dá)到該P(yáng)對(duì)應(yīng)的飽和溫度ts時(shí)，液體內(nèi)部產(chǎn)生大量氣泡（開鍋），這些氣泡不斷產(chǎn)生，擴(kuò)大，上升到液面破裂，隨之大量蒸氣進(jìn)入液面上方的空間，這就是沸騰，它是液體內(nèi)部發(fā)生的急劇汽化過程。

相應(yīng)壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，就是沸點(diǎn)。不同的壓力將有不同的沸點(diǎn)，ts和Ps一一對(duì)應(yīng)。（高壓鍋的好處）。

若在一定壓力下，對(duì)液體加熱，當(dāng)T達(dá)到該P(yáng)對(duì)應(yīng)的飽和溫度15沸騰現(xiàn)象不僅可用加熱方法實(shí)現(xiàn)，用減壓的方法也可以。若將高溫水減壓，使其壓力降低到對(duì)應(yīng)熱水溫度的飽和壓力以下時(shí)也會(huì)達(dá)到沸騰狀態(tài)。（90℃水內(nèi)地不沸騰，高原上就是沸騰的）水和水蒸氣的性質(zhì)課件167-2.水蒸氣的定壓發(fā)生過程一.水蒸氣的定壓發(fā)生過程.(p127圖＼板書）1.水的定壓預(yù)熱階段.

(t0→ts水由不飽和水→飽和水)2.飽和水定壓汽化階段.(ts、PS均不變.）飽和水→（飽和水+飽和水蒸氣）濕飽和蒸汽→干飽和蒸汽干度：把1Kg濕蒸汽中所含蒸汽的質(zhì)量稱為濕蒸汽的干度,用x表示

汽化階段,容器內(nèi)的溫度ts恒定.吸收的熱量用于由水變?yōu)槠枰哪芰亢蛯?duì)外做膨脹功.定P下將1Kg飽和液體轉(zhuǎn)變成同溫度的干飽和蒸汽所需要的熱量叫汽化潛熱.用r表示.單位KJ/Kg

7-2.水蒸氣的定壓發(fā)生過程一.水蒸氣的定壓發(fā)生過程.(17對(duì)干度x的說明：定義干飽和蒸汽飽和水x=0

飽和水x=1

干飽和蒸汽0≤x≤1在過冷水和過熱蒸汽區(qū)域，x無意義3.干飽和蒸汽定壓過熱階段.干飽和蒸汽→過熱汽t>ts過熱度

?t=t-ts對(duì)干度x的說明：定義干飽和蒸汽飽和水x=0飽和水18水和水蒸氣的性質(zhì)課件19水蒸氣的定壓發(fā)生過程小結(jié)t<tst=tst=tst=tst>tsv<v’v=v’v=v’’v’<v<v’’v>v’’未飽和水飽和水飽和濕蒸汽飽和干蒸汽過熱蒸汽h<h’h=h’h=h’’h’<h<h’’h>h’’s<s’s=s’s=s’’s’<s<s’’s>s’’1水預(yù)熱2汽化3過熱’飽和’’干飽和S：飽和V未飽和水蒸氣的定壓發(fā)生過程小結(jié)t<tst=tst=ts20水蒸氣定壓發(fā)生過程說明(1)(2)(3)理想氣體汽化時(shí)，T＝Ts不變，但h增加汽化潛熱(4)未飽和水過冷度過冷水過熱蒸汽過熱度水蒸氣定壓發(fā)生過程說明(1)(2)(3)理想氣體汽化時(shí)，21s二、水蒸氣的p-v圖，T-s圖ｐ127一點(diǎn)，二線，三區(qū)，五態(tài)s二、水蒸氣的p-v圖，T-s圖ｐ127一點(diǎn)，二線，三區(qū)22p-v圖上的水蒸氣定壓加熱過程因?yàn)槿^程壓力一定,所以在P-V圖上是一直線a1→b1處于未飽和水狀態(tài),水預(yù)熱過程.b1→d1濕飽和汽狀態(tài)是飽和水汽化過程.d1→e1過熱汽狀態(tài).a1b1c1d1各點(diǎn)的狀態(tài)分別是未飽和水,飽和水,濕飽和汽,干飽和汽,過熱汽

(5種）p-v圖上的水蒸氣定壓加熱過程因?yàn)槿^程壓力一定,所以在P-23s在T-S圖中，1及３階段a１→b1,d1→e1都是吸熱dT>0dS>0.圖形為右上凹的對(duì)數(shù)曲線,而２階段汽化過程b1→d1,Ts不變.是一水平線.在不同的壓力下(t0不變)重復(fù)上述試驗(yàn),可得到一系列的定P下水蒸汽的發(fā)生過程.

將各個(gè)過程的相應(yīng)狀態(tài)點(diǎn)連接起來,就得到兩條重要的曲線:飽和液線AC(下界線)a1b1b2b3...(左為液相,未飽和液區(qū),右為濕汽區(qū))飽和汽線BC(上界線)d1d2d3…(右為過熱蒸汽區(qū),左為濕汽區(qū))T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程s在T-S圖中，1及３階段a１→b1,d1→e1都是吸熱24s

T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程隨著壓力的升高，上、下界線相交于C點(diǎn).C點(diǎn)被稱為臨界點(diǎn),對(duì)應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)為臨界參數(shù)(Pctcvc)不同物質(zhì)的臨界參數(shù)不同。當(dāng)t>tc時(shí),水不可能呈液態(tài).這時(shí)不論壓力多大,也不能使汽液化,只能通過降溫的方法.(tc等溫線右側(cè)為汽區(qū))sT-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程隨著壓力25水蒸氣的定壓發(fā)生過程在P-VT-S圖上所表示的特征,歸納為:一點(diǎn):臨界點(diǎn)二線:飽和液線AC(下界線)飽和蒸汽線BC(上界線)交于C點(diǎn)三區(qū):未飽和液體區(qū),濕飽和蒸汽區(qū),過熱蒸汽區(qū)五種狀態(tài):對(duì)水加熱,水溫升高(比容增加),至到P所對(duì)應(yīng)的飽和溫度ts.水開始沸騰.這時(shí)的水叫飽和水.水溫低于飽和水溫度的水稱為未飽和水,也叫過冷水。未飽和水,飽和水,濕蒸汽狀態(tài),干蒸汽狀態(tài),過熱蒸汽狀態(tài)水蒸氣的定壓發(fā)生過程在P-VT-S圖上所表示的特26對(duì)于濕飽和蒸汽.因?yàn)樘幱陲柡蜖顟B(tài),其P與T有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即P、T不是相互獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù).所以要確定濕蒸汽的狀態(tài),還要知道其中飽和蒸汽或飽和水的含量(與理想氣體不同).濕蒸汽變?yōu)楦烧羝倪^程中ts,Ps都不變,但是蒸汽水的質(zhì)量都是變化的.要要確定濕蒸汽的狀態(tài)還需一個(gè)參數(shù)：干度X把1KG濕蒸汽中所含蒸汽的質(zhì)量稱為濕蒸汽的干度,用x表示.P123X=M氣/(M氣+M水)1≥X≥0對(duì)于未飽和水M氣=0x=0對(duì)于干蒸汽M水=0x=1對(duì)于濕飽和蒸汽.因?yàn)樘幱陲柡蜖顟B(tài),其P與T有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即27等壓線上飽和態(tài)參數(shù)ptsv’(bar)v’’s’s’’kJ/(kg.K)0.0061120.010.00100022206.1750.09.15621.099.630.00104341.69461.30277.36085.0151.850.00109280.374811.86046.821550.0263.920.00128580.039412.92095.9712221.29374.150.003260.003264.4294.429(bar)(℃)bdbd等壓線上飽和態(tài)參數(shù)ptsv’(bar)v’’s’s’’kJ/28一、水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則1、未飽和水及過熱蒸汽確定任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，如：p、T2、飽和水和干飽和蒸汽確定p或T3、濕飽和蒸汽除p或T外，還需其它參數(shù)x（與兩相比例有關(guān)）§７-３水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)及其圖p129一、水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則1、未飽和水及過熱蒸汽確定任291.零點(diǎn)的規(guī)定但原則上不為0，對(duì)此時(shí)的水：

焓、內(nèi)能、熵零點(diǎn)的規(guī)定（A點(diǎn)）國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定(1963)以純水在三相點(diǎn)(純水的冰、水和汽)平衡共存狀態(tài)下的飽和水作為基準(zhǔn)點(diǎn)，這時(shí)的飽和水的u和s都＝0（飽水—’飽氣—’’）1.零點(diǎn)的規(guī)定但302．T=0.01℃，壓力為P的未飽和水（點(diǎn)a0）∵水的壓縮性小，可以認(rèn)為水的比容ν與壓力P無關(guān)∴在t＝0.01℃時(shí)，不同P下水的比容可近似地認(rèn)為相等νo＝0.001m3/kg∵t同ν同∴u也同u＝f(T,ν)｛uo＝uo’＝0s也可so＝so’＝0

當(dāng)P不太時(shí)，h也可以認(rèn)為相同ho＝uo

+Poνo≈0(ao點(diǎn)的s與A點(diǎn)的熵相同)T—S圖上兩點(diǎn)重合2．T=0.01℃，壓力為P的未飽和水（點(diǎn)a0）313．溫度為Ts℃，壓力為P的飽和水液體熱ql：0.01℃的水在定壓P下加熱至Ts℃成為飽水所需熱量.ql在T—S圖上相當(dāng)于預(yù)熱段a0—a’下的面積3．溫度為Ts℃，壓力為P的飽和水32

qL＝h’－h(huán)o≈h’－0≈h’吸熱＝焓增按水的平均比熱CPm

＝4.1868kJ/(kg?k)qL＝h’＝CPm(ts－0.01)≈4.1868ts

當(dāng)P與T較高時(shí)，CP變化較大，ho≠0不能用上式計(jì)算ql和s’

當(dāng)

當(dāng)TS273.16qL＝h’－h(huán)o≈h’－0≈h’當(dāng)P與T較高33汽化潛熱γ：定P下，將一定m的飽和全部變成飽氣所需的熱量。T—S圖a’—a’’下面積各參數(shù)關(guān)系：γ＝Ts(s’’－s’)＝h’’－h(huán)’h’’＝h’+γ

u’’＝h’’－Pν’’

S’’＝S’+γ/Ts

4．飽和力為P的干飽和蒸汽壓汽化潛熱γ：h’’＝h’+γu’’＝h’’－Pν’34（當(dāng)p不太大，x不太小時(shí)）5．壓力為P的濕飽和蒸汽這時(shí)，P、Ts不是相互獨(dú)立的參數(shù)，僅已知P、Ts還不能確定濕蒸汽的狀態(tài)，須再有一個(gè)表示濕蒸汽成分的參數(shù)，才能使之確定，這個(gè)參數(shù)就是干度x。（當(dāng)p不太大，x不太小時(shí)）5．壓力為P的濕飽和蒸汽356．壓力為P的過熱蒸汽過熱熱量：過程階段加入的熱量T－S圖上a’’－a’下的面積要確定過熱蒸汽的狀態(tài)，還應(yīng)知道其過熱度t-ts或蒸汽的溫度.6．壓力為P的過熱蒸汽36過熱蒸汽的焓：其中是過熱熱量，t為過熱蒸汽的溫度，cpm為過熱蒸汽由t到ts的平均比定壓熱容。過熱蒸汽的熱力學(xué)能：過熱蒸汽的熵：過熱蒸汽的焓：37

2.運(yùn)用水蒸汽熱力性質(zhì)圖、表確定狀態(tài)參數(shù)由于水蒸氣的狀態(tài)較復(fù)雜，不便直接利用狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)分析和計(jì)算，工程上主要依靠由熱力性質(zhì)公式制得水蒸汽圖、表進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)確定和過程分析計(jì)算。水蒸汽狀態(tài)參數(shù)確定有兩種方法：1）運(yùn)用水蒸汽熱力性質(zhì)表a)飽和水和飽和蒸汽表p267b)未飽和水和過熱蒸汽表p26９2）水蒸汽焓—熵圖，（h—s圖）p2872.運(yùn)用水蒸汽熱力性質(zhì)圖、表確定狀態(tài)參數(shù)38二、水和水蒸氣表

據(jù)狀態(tài)特點(diǎn)，針對(duì)５種狀態(tài)有兩類水蒸氣表兩類2、未飽和水和過熱蒸汽表1、飽和水和飽和蒸汽表1、按溫度排列的飽和水與飽和水蒸氣表附表12、按壓力排列的飽和水與飽和水蒸氣表附表23、按壓力和溫度排列的未飽和水與過熱蒸汽表。附表3。三種：P267二、水和水蒸氣表

據(jù)狀態(tài)特點(diǎn)，針對(duì)５種狀態(tài)有兩類水蒸氣表兩類39飽和水和飽和水蒸氣表１（按溫度排列）飽和水和飽和水蒸氣表２（按壓力排列）飽和水和飽和水蒸氣表１（按溫度排列）飽和水和飽和水蒸氣表２（40飽和參數(shù)未飽和水和過熱蒸汽表３（注意下劃線上未飽水下過熱氣）飽和參數(shù)未飽和水和過熱蒸汽表３（注意下劃線上未飽水下41據(jù)已知的T飽水、氣可從附表1（p267）中查出相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)：PS、ν’、ν’’、h’’、h’、γ、S’、S’’據(jù)已知的飽水、飽水氣T可從表2中查出相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)：tS、ν、h、γ、S據(jù)已知T、P從表－3中可查出相應(yīng)的ν、h、S未飽水/過熱氣。濕區(qū)無表可查只能用關(guān)系式計(jì)算據(jù)已知的T飽水、氣可從附表1（p267）中查出相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)42濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定如果有1kg濕蒸氣，干度為x,即有xkg飽和蒸汽，(1-x)kg飽和水。已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度xh,v,s汽x與水(1-x)參數(shù)與分額的乘積之和濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定如果有1kg濕蒸氣43例題：若水的溫度t＝120℃壓力分別為0.1MPa、0.5MPa、1MPa時(shí)，試確定所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)及其焓值☆解:表－3：P1＝0.1MPa時(shí)120＞tS1＝99.63℃h＝2716.8kJ/kg過熱汽狀態(tài)P2＝0.5MPa時(shí)120＜tS1＝151.85℃h＝503.9kJ/kg未飽和狀態(tài)P3＝1MPa時(shí)120＜tS1＝179.88℃h＝504.3kJ/kg未飽和狀態(tài)例題：若水的溫度t＝120℃壓力分別為0.1MPa、0.544P133例7-1蒸汽的狀態(tài)參數(shù)如下，試定其是什么樣的蒸汽？(1)P＝0.8MPaν＝0.22m3/kg(2)P＝0.6MPat＝190℃(3)P＝1MPat＝179.88℃解：查表2(定P)1.P＝0.8MPa時(shí)，ν’’＝0.2403m3/kg＞ν沒全變?yōu)闅猓菨裾羝麪顟B(tài)2.P＝0.6MPa時(shí)相應(yīng)的tS＝158.84℃t＞tS∴為過熱蒸汽3.P＝1MPa時(shí)tS＝179.88℃t＝tS是飽和狀態(tài)∵P、tS不相互獨(dú)立，不能完全確立飽和狀態(tài)∴不能確定是干飽和汽、濕飽和汽、還是飽和水水和水蒸氣的性質(zhì)課件45水和水蒸氣的性質(zhì)課件46三、水蒸氣的焓--熵(h-s)圖由于水蒸氣表所給出的數(shù)據(jù)是不連續(xù)的，有時(shí)需用內(nèi)插法求值，同時(shí)在分析過程中還可能發(fā)生跨越兩相的變化過程，這樣使用水蒸氣表也有不便，不直觀。為更方便計(jì)算常利用水蒸氣表中所列數(shù)據(jù)制成狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖。用起來就更加簡(jiǎn)便。根據(jù)水蒸氣各參數(shù)間的關(guān)系及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)制成圖線，稱為水蒸氣線圖。水蒸氣線圖有很多種，這里介紹焓熵（h-s）圖三、水蒸氣的焓--熵(h-s)圖47P132頁是h－s圖的結(jié)構(gòu)示意圖圖上有上界線(飽和液體線x＝0)下界線(飽和蒸汽線x＝1)臨界點(diǎn)C中有定h線、定s線、定P、定T、及定v線，在濕區(qū)還有干度線xP132頁是h－s圖的結(jié)構(gòu)示意圖48由于工程上所用蒸汽多為干度較大的濕蒸汽，飽和蒸汽或過熱蒸汽?！鄬?shí)用的h－s圖在x＞0.6的右上部分。x較低的濕氣和水(濕區(qū)和過熱區(qū))仍用查表的方法算。h－s圖是據(jù)水蒸氣表上的數(shù)據(jù)繪制的，它和其他狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖一樣，圖上的一點(diǎn)表示一個(gè)確定的平衡態(tài)。從通過該點(diǎn)的各定值線，可查得相應(yīng)的各狀態(tài)參數(shù)值，就可以對(duì)該過程進(jìn)行熱工計(jì)算。由于工程上所用蒸汽多為干度較大的濕蒸汽，飽和蒸汽或過熱蒸汽。49焓熵圖hsCpx=1x=0pC1、零點(diǎn)：h=0，s=0；2、飽和汽線（上界線x=1）；飽和液線（下界線x=0）

C點(diǎn)為分界點(diǎn)，不在極值點(diǎn)上0焓熵圖hsCpx=1x=0pC1、零點(diǎn)：h=0，s=0；50hsCpx=1x=0pC03、等壓線群：p兩相區(qū)

pT飽=Const斜直線

單相區(qū)sT向上翹的發(fā)散的形線兩相區(qū)既定溫又定壓

T飽=ConsthsCpx=1x=0pC03、等壓線群：p兩相區(qū)pT飽=C51hsCx=1x=0pvTx氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于理想氣體趨于水平兩相區(qū)：T、p一一對(duì)應(yīng)，T線即p線4、定溫線ThsCx=1x=0pvTx氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于理想52hsCx=1x=0pvTx同理想氣體一樣，v線比p線陡5、等容線vhsCx=1x=0pvTx同理想氣體一樣，v線比53hsCx=1x=0pvTx在x=0,x=1之間，x=常數(shù)的線（濕區(qū)才有)6、等干度線x7、等焓線、等熵線hsCx=1x=0pvTx在x=0,x=1之間，x=常數(shù)的54hsCx=1x=0pvTx同理想氣體一樣，v線比p線陡３.在濕區(qū)，定壓線是一條直線(PS一定)，定溫線是一條直線(tS一定)與定壓線重合p133例２、臨界點(diǎn)c低于干飽和蒸汽線的最高點(diǎn)，它的狀態(tài)不是飽和和蒸汽焓的極大值。結(jié)論１、hsCx=1x=0pvTx同理想氣體一樣，v線比55§7-4水蒸氣的熱力過程p133任務(wù)：1.確定初終態(tài)參數(shù)，2.計(jì)算過程中的功、熱內(nèi)能q、w、u的變化。在p-v、T-s、h-s圖上表示計(jì)算方法與理想氣體完全不同：理氣用狀態(tài)方程各參數(shù)間關(guān)系分析求解。蒸汽（實(shí)際氣體）用查圖、表的方法，再結(jié)合熱力學(xué)基本關(guān)系式、熱一律?；緹崃^程

ps

T

v

§7-4水蒸氣的熱力過程p133任務(wù)：1.確定初終態(tài)參56基本熱力過程：定容、定壓、定溫、絕熱四種分析蒸汽熱力過程的一般步驟為：1.用蒸汽圖表由初態(tài)的兩個(gè)已知參數(shù)定初終態(tài)的狀態(tài)點(diǎn)求其它參數(shù)。2.根據(jù)題示的過程性質(zhì)，如壓力不變,加上另一個(gè)終態(tài)參數(shù)即可在圖上確定進(jìn)行的方向和終態(tài)點(diǎn),并讀得終態(tài)參數(shù)。3.根據(jù)已求得的初、終態(tài)參數(shù)，應(yīng)用熱力學(xué)第一和第二定律等基本方程計(jì)算過程量q、wu基本熱力過程：定容、定壓、定溫、絕熱四種57注意實(shí)際氣體與理想氣體過程的區(qū)別第一定律與第二定律表達(dá)式均成立理想氣體特有的性質(zhì)和表達(dá)式不能用于水蒸氣可逆注意實(shí)際氣體與理想氣體過程的區(qū)別第一定律與第二定律表達(dá)式均58

1.水蒸氣的定壓過程q=h=h2-h1第一定律u=h-p(v2-v1)W=q-u=p(v2-v1)wt=0（dp=0）342pv1鍋爐、換熱器

1.水蒸氣的定壓過程q=h=h2-h1第一定律59342pv1例：鍋爐中，水從40℃

（水），3MPa,定壓加熱到400

℃（氣）。求過程吸熱q

q=h2-h1=3230.1-170.15=3059.95kJ/kg（查表p274）P136例7-3；7-5ts(3MPa)=233.893℃342pv1例：鍋爐中，水從40℃（水），3MPa,定60水蒸氣的定壓過程例：水從40℃，3MPa,定壓加熱到400

℃

q=h2-h12Tshs2h1=170.15kJ/kgh2=3230.1kJ/kgh2h1134143=3059.95kJ/kg水蒸氣的定壓過程例：水從40℃，3MPa,定壓加熱到40612.水蒸氣的絕熱過程圖7-13水蒸氣的不可逆絕熱過程

圖7-12水蒸氣的可逆絕熱(定熵)過程

2.水蒸氣的絕熱過程圖7-13水蒸氣的不可逆絕熱過程圖7622.水蒸氣的絕熱過程p12’pvp2不可逆過程（熵增）：

汽輪機(jī)、水泵12可逆過程（定熵）：12

12’SP136例7-52.水蒸氣的絕熱過程p12’pvp2不可逆過程（熵增）：汽63水蒸氣的絕熱過程汽輪機(jī)、水泵q=02’12Ts不可逆過程：?s>0

可逆過程?s=0：

sp1p2水蒸氣的絕熱過程汽輪機(jī)、水泵q=02’12Ts不可逆過程64水蒸氣的絕熱過程汽輪機(jī)、水泵q=0hs不可逆過程

可逆過程：

sp1p221h1h2h2’2’不可逆過程功小

水蒸氣的絕熱過程汽輪機(jī)、水泵q=0hs不可逆過程可逆過653.水蒸氣的定溫過程3.水蒸氣的定溫過程663.水蒸氣的定溫過程pv實(shí)際設(shè)備中很少見TCTcT當(dāng)遠(yuǎn)離飽線時(shí)，接近于理想氣體3.水蒸氣的定溫過程pv實(shí)際設(shè)備中很少見TCTcT當(dāng)遠(yuǎn)離飽線673.水蒸氣的定溫過程12Tshs122’理想氣體

可逆過程：1-2’實(shí)際氣體1-23.水蒸氣的定溫過程12Tshs122’理想氣體可逆過程：684.水蒸氣的定容過程水和水蒸氣的性質(zhì)課件694.水蒸氣的定容過程實(shí)際設(shè)備中不常見12pv4.水蒸氣的定容過程實(shí)際設(shè)備中不常見12pv704.水蒸氣的定容過程1TshspT212vpv4.水蒸氣的定容過程1TshspT212vpv71第七章小結(jié)了解水蒸氣的性質(zhì)，了解兩種氣化方式的原理及差異。熟悉飽和壓力、飽和溫度、飽和蒸汽和飽和液體的概念。熟悉水蒸氣的P-V圖和T-S圖及圖上的一點(diǎn)、二線、三個(gè)區(qū)、五和態(tài)，掌握干度，氣化潛熱和濕蒸汽的概念。掌握水蒸氣圖表的用法。（三表一圖）*兩獨(dú)立參數(shù)確定狀態(tài)。再查出其余參數(shù)，能用飽和水和飽和蒸汽表計(jì)算濕蒸汽的參數(shù)。*水蒸氣的定壓過程要掌握作業(yè)p1387—2第七章小結(jié)72第七章水蒸氣剛剛脫離液態(tài)或距液態(tài)較近的氣體物質(zhì)，因其分子間作用力大不能看作理想氣體。如工程中常用的水蒸氣、氨氣、氟里昂等。水蒸氣是熱能工程中使用最早、應(yīng)用廣泛的一種工質(zhì)。它具有良好的熱力性質(zhì)，并且廉價(jià)、易得、無污染。本章主要介紹水蒸氣的形成過程、狀態(tài)參數(shù)的確定、水蒸氣圖表結(jié)構(gòu)和應(yīng)用及相關(guān)計(jì)算。第七章水蒸氣剛剛脫離液態(tài)或距液態(tài)較73

基本知識(shí)點(diǎn)

水蒸氣的產(chǎn)生過程、水蒸氣狀態(tài)參數(shù)的確定、水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用、水蒸氣在熱力過程中功量和熱量的計(jì)算。

本章重點(diǎn)：

工業(yè)上水蒸氣的定壓生成過程，學(xué)會(huì)使用水蒸氣熱力學(xué)性質(zhì)的圖表，并能熟練的運(yùn)用于各種熱力過程的計(jì)算。

基本知識(shí)點(diǎn)

水蒸氣的產(chǎn)生過程、水蒸氣狀態(tài)參數(shù)的74一般水蒸氣是實(shí)際氣體!水蒸氣在空氣中含量極小，可當(dāng)作理想氣體一般情況下，為實(shí)際氣體，使用圖表18世紀(jì)，蒸氣機(jī)的發(fā)明，是唯一工質(zhì)直到內(nèi)燃機(jī)發(fā)明，才有燃?xì)夤べ|(zhì)目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì)優(yōu)點(diǎn):便宜，易得，無毒，膨脹性能好，傳熱性能好一般水蒸氣是實(shí)際氣體!水蒸氣在空氣中含量極小，可當(dāng)作理想氣體757-1純物質(zhì)的相變與相圖物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)水的三態(tài)：冰、水、蒸汽自然界中大多數(shù)純物質(zhì)都以三種聚集態(tài)存在：固相、液相、氣相，如CO2、H2O等。物質(zhì)的存在狀態(tài)與它存在的環(huán)境有關(guān)，如水低溫時(shí)呈固態(tài)，高溫時(shí)呈氣態(tài)?，F(xiàn)以水為例分析純物質(zhì)的三態(tài)變化。7-1純物質(zhì)的相變與相圖物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、76三相之間的變化：升華 （衛(wèi)生球） 溶解汽化

固態(tài)

液態(tài)

氣態(tài)凝固 液化凝化（霜）7-1純物質(zhì)的相變與相圖物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)：固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)水的三態(tài)：冰、水、蒸汽三相之間的變化：7-1純物質(zhì)的相變與相圖物質(zhì)有三種77

在一定壓力下，對(duì)固態(tài)冰不斷加熱，冰將經(jīng)歷三個(gè)過程變?yōu)檫^熱水蒸氣。融解過程：冰融化為水，冰全部融化之前為冰水兩相，保持融點(diǎn)溫度不變。融點(diǎn)：在一定壓力下，固體開始融解時(shí)的溫度。汽化過程：水汽化為蒸氣，水全部汽化之前為水氣兩相，保持沸點(diǎn)溫度不變。沸點(diǎn)：在一定壓力下，液體開始汽化時(shí)的溫度。過熱過程:水全部變?yōu)闅夂笤倮^續(xù)加熱，蒸氣變?yōu)檫^熱蒸氣，溫度將升高，高于沸點(diǎn)溫度。 上述相變過程表示在P—t圖上，稱為相圖。P125圖7-1所示

78ab段冰的定壓加熱b為融點(diǎn)be段水的定壓加熱e為沸點(diǎn)el段氣的定壓加熱當(dāng)壓力變化時(shí)，b,e點(diǎn)位置相應(yīng)變化。將不同壓力下的融點(diǎn)及沸點(diǎn)連接起來，就得到融解線AB和汽化線AC。融解線AB顯示融點(diǎn)與壓力的關(guān)系，它劃分了固態(tài)與液態(tài)的區(qū)域。汽化線AC顯示了沸點(diǎn)與壓力的關(guān)系，劃分了氣態(tài)與液態(tài)的區(qū)域。升華線AD表示升華溫度與壓力的關(guān)系劃分了固態(tài)與液態(tài)的區(qū)域。這三線稱為相平衡曲線aab段冰的定壓加熱b為融點(diǎn)融解線AB顯示融點(diǎn)與79ab段冰的定壓加熱b為融點(diǎn)be段水的定壓加熱e為沸點(diǎn)el段氣的定壓加熱當(dāng)壓力變化時(shí)，b,e點(diǎn)位置相應(yīng)變化。將不同壓力下的融點(diǎn)及沸點(diǎn)連接起來，就得到融解線AB和汽化線AC。AC線上方端點(diǎn)C是臨界點(diǎn).如t>tc,則無論壓力多大都不能使它變?yōu)橐后w。當(dāng)壓力降低時(shí)，AB與AC兩線逐漸接近，并交于A點(diǎn)。A點(diǎn)是固、液、汽三態(tài)共存的狀態(tài)，稱為三相點(diǎn)。若在低于三相點(diǎn)的壓力之下對(duì)冰定壓加熱（m點(diǎn)），當(dāng)t到一定的值td，冰將從固相直接變?yōu)闅庀啵畬⒉煌瑝毫ο聲r(shí)對(duì)應(yīng)的升華溫度點(diǎn)d相連就得到升華曲線AD。aab段冰的定壓加熱b為融點(diǎn)AC線上方端點(diǎn)C是臨界80純物質(zhì)（水）的p-T相圖pT液相氣相固相三相點(diǎn)TP臨界點(diǎn)c流體升華線溶解線汽化線水的臨界點(diǎn)狀態(tài)：三相線與臨界點(diǎn)氣液兩相共存的pmax,Tmaxc臨界點(diǎn)三相點(diǎn)（固、氣、液）一個(gè)物質(zhì)有唯一的三相點(diǎn)，如水的：P—Ｔ圖中AB、AC、AD三線將圖分成三個(gè)單相區(qū)，線上兩相，A點(diǎn)三相。純物質(zhì)（水）的p-T相圖pT液相氣相固相三相點(diǎn)TP臨界點(diǎn)c81純物質(zhì)的p-T相圖（注意溶解線）ppTT液液氣氣固固水的p-T相圖

凝固時(shí)體積膨脹的物質(zhì)的p-t圖

一般物質(zhì)的p-T相圖凝固時(shí)體積縮小的物質(zhì)的p-t圖

三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體升華線升華線溶解線溶解線汽化線汽化線純物質(zhì)的p-T相圖（注意溶解線）ppTT液液氣氣固固水的p82思考題沒有。t>tc=374.16℃有１.有沒有500oC的水？２.有沒有-3℃的蒸汽？思考題沒有。t>tc=374.16℃有１.83汽化與飽和沸騰：表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化(只有在沸點(diǎn)時(shí),氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下）因?yàn)榉肿幼杂蔁徇\(yùn)動(dòng)，液體表面總有一些較大動(dòng)能的分子克服表面張力，脫離液面到自由空間去，所以任何溫度下汽化均可發(fā)生。蒸發(fā)速度與溫度、表面積、液面風(fēng)速有關(guān)。在蒸發(fā)過程中，液面上方的蒸氣分子總有可能碰撞液面而返回液體，所以凝結(jié)過程也同樣進(jìn)行。只是一般的蒸發(fā)都是在自由空間中進(jìn)行的，液表有大量其它氣體，蒸氣的分子密度小，分壓力低，其凝結(jié)速度小于蒸發(fā)速度，總的效果是呈蒸發(fā)的過程。

1.汽化:由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過程(不涉及化學(xué)變化)蒸發(fā)：汽液表面上的汽化(任何溫度)汽化汽化與飽和沸騰：表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化(只有在沸點(diǎn)時(shí),84若蒸發(fā)在封閉的容器中進(jìn)行，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，液面上方的蒸氣分子越來越多，其碰撞液面的機(jī)率也越來越多，使凝結(jié)速度加快。當(dāng)蒸發(fā)速度等于凝結(jié)速度時(shí)，汽、液兩相達(dá)到動(dòng)平衡，這時(shí)空間內(nèi)蒸氣分子濃度不再改變，這種兩相平衡狀態(tài)叫飽和狀態(tài)。這時(shí)相應(yīng)的有飽和蒸氣、飽和液體、飽和溫度ts、飽和壓力Ps。飽和蒸氣+飽和水=濕蒸氣；不含飽和水的飽和蒸氣叫干飽和蒸氣。Ts與Ps有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系：ts=f(Ps)若Ps變化時(shí)，平衡將被打破，然后經(jīng)一熱力過程達(dá)到新的平衡若蒸發(fā)在封閉的容器中進(jìn)行，隨著蒸發(fā)的進(jìn)行，液85飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡飽和溫度Ts飽和壓力ps一一對(duì)應(yīng)Tspsps=1.01325barTs=100℃青藏ps=0.6barTs=85.95℃高壓鍋ps=1.6barTs=113.32℃飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡飽和溫度Ts飽和壓力ps一一對(duì)86若在一定壓力下，對(duì)液體加熱，當(dāng)T達(dá)到該P(yáng)對(duì)應(yīng)的飽和溫度ts時(shí)，液體內(nèi)部產(chǎn)生大量氣泡（開鍋），這些氣泡不斷產(chǎn)生，擴(kuò)大，上升到液面破裂，隨之大量蒸氣進(jìn)入液面上方的空間，這就是沸騰，它是液體內(nèi)部發(fā)生的急劇汽化過程。

相應(yīng)壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度，就是沸點(diǎn)。不同的壓力將有不同的沸點(diǎn)，ts和Ps一一對(duì)應(yīng)。（高壓鍋的好處）。

若在一定壓力下，對(duì)液體加熱，當(dāng)T達(dá)到該P(yáng)對(duì)應(yīng)的飽和溫度87沸騰現(xiàn)象不僅可用加熱方法實(shí)現(xiàn)，用減壓的方法也可以。若將高溫水減壓，使其壓力降低到對(duì)應(yīng)熱水溫度的飽和壓力以下時(shí)也會(huì)達(dá)到沸騰狀態(tài)。（90℃水內(nèi)地不沸騰，高原上就是沸騰的）水和水蒸氣的性質(zhì)課件887-2.水蒸氣的定壓發(fā)生過程一.水蒸氣的定壓發(fā)生過程.(p127圖＼板書）1.水的定壓預(yù)熱階段.

(t0→ts水由不飽和水→飽和水)2.飽和水定壓汽化階段.(ts、PS均不變.）飽和水→（飽和水+飽和水蒸氣）濕飽和蒸汽→干飽和蒸汽干度：把1Kg濕蒸汽中所含蒸汽的質(zhì)量稱為濕蒸汽的干度,用x表示

汽化階段,容器內(nèi)的溫度ts恒定.吸收的熱量用于由水變?yōu)槠枰哪芰亢蛯?duì)外做膨脹功.定P下將1Kg飽和液體轉(zhuǎn)變成同溫度的干飽和蒸汽所需要的熱量叫汽化潛熱.用r表示.單位KJ/Kg

7-2.水蒸氣的定壓發(fā)生過程一.水蒸氣的定壓發(fā)生過程.(89對(duì)干度x的說明：定義干飽和蒸汽飽和水x=0

飽和水x=1

干飽和蒸汽0≤x≤1在過冷水和過熱蒸汽區(qū)域，x無意義3.干飽和蒸汽定壓過熱階段.干飽和蒸汽→過熱汽t>ts過熱度

?t=t-ts對(duì)干度x的說明：定義干飽和蒸汽飽和水x=0飽和水90水和水蒸氣的性質(zhì)課件91水蒸氣的定壓發(fā)生過程小結(jié)t<tst=tst=tst=tst>tsv<v’v=v’v=v’’v’<v<v’’v>v’’未飽和水飽和水飽和濕蒸汽飽和干蒸汽過熱蒸汽h<h’h=h’h=h’’h’<h<h’’h>h’’s<s’s=s’s=s’’s’<s<s’’s>s’’1水預(yù)熱2汽化3過熱’飽和’’干飽和S：飽和V未飽和水蒸氣的定壓發(fā)生過程小結(jié)t<tst=tst=ts92水蒸氣定壓發(fā)生過程說明(1)(2)(3)理想氣體汽化時(shí)，T＝Ts不變，但h增加汽化潛熱(4)未飽和水過冷度過冷水過熱蒸汽過熱度水蒸氣定壓發(fā)生過程說明(1)(2)(3)理想氣體汽化時(shí)，93s二、水蒸氣的p-v圖，T-s圖ｐ127一點(diǎn)，二線，三區(qū)，五態(tài)s二、水蒸氣的p-v圖，T-s圖ｐ127一點(diǎn)，二線，三區(qū)94p-v圖上的水蒸氣定壓加熱過程因?yàn)槿^程壓力一定,所以在P-V圖上是一直線a1→b1處于未飽和水狀態(tài),水預(yù)熱過程.b1→d1濕飽和汽狀態(tài)是飽和水汽化過程.d1→e1過熱汽狀態(tài).a1b1c1d1各點(diǎn)的狀態(tài)分別是未飽和水,飽和水,濕飽和汽,干飽和汽,過熱汽

(5種）p-v圖上的水蒸氣定壓加熱過程因?yàn)槿^程壓力一定,所以在P-95s在T-S圖中，1及３階段a１→b1,d1→e1都是吸熱dT>0dS>0.圖形為右上凹的對(duì)數(shù)曲線,而２階段汽化過程b1→d1,Ts不變.是一水平線.在不同的壓力下(t0不變)重復(fù)上述試驗(yàn),可得到一系列的定P下水蒸汽的發(fā)生過程.

將各個(gè)過程的相應(yīng)狀態(tài)點(diǎn)連接起來,就得到兩條重要的曲線:飽和液線AC(下界線)a1b1b2b3...(左為液相,未飽和液區(qū),右為濕汽區(qū))飽和汽線BC(上界線)d1d2d3…(右為過熱蒸汽區(qū),左為濕汽區(qū))T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程s在T-S圖中，1及３階段a１→b1,d1→e1都是吸熱96s

T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程隨著壓力的升高，上、下界線相交于C點(diǎn).C點(diǎn)被稱為臨界點(diǎn),對(duì)應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)為臨界參數(shù)(Pctcvc)不同物質(zhì)的臨界參數(shù)不同。當(dāng)t>tc時(shí),水不可能呈液態(tài).這時(shí)不論壓力多大,也不能使汽液化,只能通過降溫的方法.(tc等溫線右側(cè)為汽區(qū))sT-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程隨著壓力97水蒸氣的定壓發(fā)生過程在P-VT-S圖上所表示的特征,歸納為:一點(diǎn):臨界點(diǎn)二線:飽和液線AC(下界線)飽和蒸汽線BC(上界線)交于C點(diǎn)三區(qū):未飽和液體區(qū),濕飽和蒸汽區(qū),過熱蒸汽區(qū)五種狀態(tài):對(duì)水加熱,水溫升高(比容增加),至到P所對(duì)應(yīng)的飽和溫度ts.水開始沸騰.這時(shí)的水叫飽和水.水溫低于飽和水溫度的水稱為未飽和水,也叫過冷水。未飽和水,飽和水,濕蒸汽狀態(tài),干蒸汽狀態(tài),過熱蒸汽狀態(tài)水蒸氣的定壓發(fā)生過程在P-VT-S圖上所表示的特98對(duì)于濕飽和蒸汽.因?yàn)樘幱陲柡蜖顟B(tài),其P與T有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即P、T不是相互獨(dú)立的狀態(tài)參數(shù).所以要確定濕蒸汽的狀態(tài),還要知道其中飽和蒸汽或飽和水的含量(與理想氣體不同).濕蒸汽變?yōu)楦烧羝倪^程中ts,Ps都不變,但是蒸汽水的質(zhì)量都是變化的.要要確定濕蒸汽的狀態(tài)還需一個(gè)參數(shù)：干度X把1KG濕蒸汽中所含蒸汽的質(zhì)量稱為濕蒸汽的干度,用x表示.P123X=M氣/(M氣+M水)1≥X≥0對(duì)于未飽和水M氣=0x=0對(duì)于干蒸汽M水=0x=1對(duì)于濕飽和蒸汽.因?yàn)樘幱陲柡蜖顟B(tài),其P與T有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系,即99等壓線上飽和態(tài)參數(shù)ptsv’(bar)v’’s’s’’kJ/(kg.K)0.0061120.010.00100022206.1750.09.15621.099.630.00104341.69461.30277.36085.0151.850.00109280.374811.86046.821550.0263.920.00128580.039412.92095.9712221.29374.150.003260.003264.4294.429(bar)(℃)bdbd等壓線上飽和態(tài)參數(shù)ptsv’(bar)v’’s’s’’kJ/100一、水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則1、未飽和水及過熱蒸汽確定任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，如：p、T2、飽和水和干飽和蒸汽確定p或T3、濕飽和蒸汽除p或T外，還需其它參數(shù)x（與兩相比例有關(guān)）§７-３水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)及其圖p129一、水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則1、未飽和水及過熱蒸汽確定任1011.零點(diǎn)的規(guī)定但原則上不為0，對(duì)此時(shí)的水：

焓、內(nèi)能、熵零點(diǎn)的規(guī)定（A點(diǎn)）國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定(1963)以純水在三相點(diǎn)(純水的冰、水和汽)平衡共存狀態(tài)下的飽和水作為基準(zhǔn)點(diǎn)，這時(shí)的飽和水的u和s都＝0（飽水—’飽氣—’’）1.零點(diǎn)的規(guī)定但1022．T=0.01℃，壓力為P的未飽和水（點(diǎn)a0）∵水的壓縮性小，可以認(rèn)為水的比容ν與壓力P無關(guān)∴在t＝0.01℃時(shí)，不同P下水的比容可近似地認(rèn)為相等νo＝0.001m3/kg∵t同ν同∴u也同u＝f(T,ν)｛uo＝uo’＝0s也可so＝so’＝0

當(dāng)P不太時(shí)，h也可以認(rèn)為相同ho＝uo

+Poνo≈0(ao點(diǎn)的s與A點(diǎn)的熵相同)T—S圖上兩點(diǎn)重合2．T=0.01℃，壓力為P的未飽和水（點(diǎn)a0）1033．溫度為Ts℃，壓力為P的飽和水液體熱ql：0.01℃的水在定壓P下加熱至Ts℃成為飽水所需熱量.ql在T—S圖上相當(dāng)于預(yù)熱段a0—a’下的面積3．溫度為Ts℃，壓力為P的飽和水104

qL＝h’－h(huán)o≈h’－0≈h’吸熱＝焓增按水的平均比熱CPm

＝4.1868kJ/(kg?k)qL＝h’＝CPm(ts－0.01)≈4.1868ts

當(dāng)P與T較高時(shí)，CP變化較大，ho≠0不能用上式計(jì)算ql和s’

當(dāng)

當(dāng)TS273.16qL＝h’－h(huán)o≈h’－0≈h’當(dāng)P與T較高105汽化潛熱γ：定P下，將一定m的飽和全部變成飽氣所需的熱量。T—S圖a’—a’’下面積各參數(shù)關(guān)系：γ＝Ts(s’’－s’)＝h’’－h(huán)’h’’＝h’+γ

u’’＝h’’－Pν’’

S’’＝S’+γ/Ts

4．飽和力為P的干飽和蒸汽壓汽化潛熱γ：h’’＝h’+γu’’＝h’’－Pν’106（當(dāng)p不太大，x不太小時(shí)）5．壓力為P的濕飽和蒸汽這時(shí)，P、Ts不是相互獨(dú)立的參數(shù)，僅已知P、Ts還不能確定濕蒸汽的狀態(tài)，須再有一個(gè)表示濕蒸汽成分的參數(shù)，才能使之確定，這個(gè)參數(shù)就是干度x。（當(dāng)p不太大，x不太小時(shí)）5．壓力為P的濕飽和蒸汽1076．壓力為P的過熱蒸汽過熱熱量：過程階段加入的熱量T－S圖上a’’－a’下的面積要確定過熱蒸汽的狀態(tài)，還應(yīng)知道其過熱度t-ts或蒸汽的溫度.6．壓力為P的過熱蒸汽108過熱蒸汽的焓：其中是過熱熱量，t為過熱蒸汽的溫度，cpm為過熱蒸汽由t到ts的平均比定壓熱容。過熱蒸汽的熱力學(xué)能：過熱蒸汽的熵：過熱蒸汽的焓：109

2.運(yùn)用水蒸汽熱力性質(zhì)圖、表確定狀態(tài)參數(shù)由于水蒸氣的狀態(tài)較復(fù)雜，不便直接利用狀態(tài)方程進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)分析和計(jì)算，工程上主要依靠由熱力性質(zhì)公式制得水蒸汽圖、表進(jìn)行狀態(tài)參數(shù)確定和過程分析計(jì)算。水蒸汽狀態(tài)參數(shù)確定有兩種方法：1）運(yùn)用水蒸汽熱力性質(zhì)表a)飽和水和飽和蒸汽表p267b)未飽和水和過熱蒸汽表p26９2）水蒸汽焓—熵圖，（h—s圖）p2872.運(yùn)用水蒸汽熱力性質(zhì)圖、表確定狀態(tài)參數(shù)110二、水和水蒸氣表

據(jù)狀態(tài)特點(diǎn)，針對(duì)５種狀態(tài)有兩類水蒸氣表兩類2、未飽和水和過熱蒸汽表1、飽和水和飽和蒸汽表1、按溫度排列的飽和水與飽和水蒸氣表附表12、按壓力排列的飽和水與飽和水蒸氣表附表23、按壓力和溫度排列的未飽和水與過熱蒸汽表。附表3。三種：P267二、水和水蒸氣表

據(jù)狀態(tài)特點(diǎn)，針對(duì)５種狀態(tài)有兩類水蒸氣表兩類111飽和水和飽和水蒸氣表１（按溫度排列）飽和水和飽和水蒸氣表２（按壓力排列）飽和水和飽和水蒸氣表１（按溫度排列）飽和水和飽和水蒸氣表２（112飽和參數(shù)未飽和水和過熱蒸汽表３（注意下劃線上未飽水下過熱氣）飽和參數(shù)未飽和水和過熱蒸汽表３（注意下劃線上未飽水下113據(jù)已知的T飽水、氣可從附表1（p267）中查出相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)：PS、ν’、ν’’、h’’、h’、γ、S’、S’’據(jù)已知的飽水、飽水氣T可從表2中查出相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)：tS、ν、h、γ、S據(jù)已知T、P從表－3中可查出相應(yīng)的ν、h、S未飽水/過熱氣。濕區(qū)無表可查只能用關(guān)系式計(jì)算據(jù)已知的T飽水、氣可從附表1（p267）中查出相應(yīng)的狀態(tài)參數(shù)114濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定如果有1kg濕蒸氣，干度為x,即有xkg飽和蒸汽，(1-x)kg飽和水。已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度xh,v,s汽x與水(1-x)參數(shù)與分額的乘積之和濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定如果有1kg濕蒸氣115例題：若水的溫度t＝120℃壓力分別為0.1MPa、0.5MPa、1MPa時(shí)，試確定所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)及其焓值☆解:表－3：P1＝0.1MPa時(shí)120＞tS1＝99.63℃h＝2716.8kJ/kg過熱汽狀態(tài)P2＝0.5MPa時(shí)120＜tS1＝151.85℃h＝503.9kJ/kg未飽和狀態(tài)P3＝1MPa時(shí)120＜tS1＝179.88℃h＝504.3kJ/kg未飽和狀態(tài)例題：若水的溫度t＝120℃壓力分別為0.1MPa、0.5116P133例7-1蒸汽的狀態(tài)參數(shù)如下，試定其是什么樣的蒸汽？(1)P＝0.8MPaν＝0.22m3/kg(2)P＝0.6MPat＝190℃(3)P＝1MPat＝179.88℃解：查表2(定P)1.P＝0.8MPa時(shí)，ν’’＝0.2403m3/kg＞ν沒全變?yōu)闅?，是濕蒸汽狀態(tài)2.P＝0.6MPa時(shí)相應(yīng)的tS＝158.84℃t＞tS∴為過熱蒸汽3.P＝1MPa時(shí)tS＝179.88℃t＝tS是飽和狀態(tài)∵P、tS不相互獨(dú)立，不能完全確立飽和狀態(tài)∴不能確定是干飽和汽、濕飽和汽、還是飽和水水和水蒸氣的性質(zhì)課件117水和水蒸氣的性質(zhì)課件118三、水蒸氣的焓--熵(h-s)圖由于水蒸氣表所給出的數(shù)據(jù)是不連續(xù)的，有時(shí)需用內(nèi)插法求值，同時(shí)在分析過程中還可能發(fā)生跨越兩相的變化過程，這樣使用水蒸氣表也有不便，不直觀。為更方便計(jì)算常利用水蒸氣表中所列數(shù)據(jù)制成狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖。用起來就更加簡(jiǎn)便。根據(jù)水蒸氣各參數(shù)間的關(guān)系及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)制成圖線，稱為水蒸氣線圖。水蒸氣線圖有很多種，這里介紹焓熵（h-s）圖三、水蒸氣的焓--熵(h-s)圖119P132頁是h－s圖的結(jié)構(gòu)示意圖圖上有上界線(飽和液體線x＝0)下界線(飽和蒸汽線x＝1)臨界點(diǎn)C中有定h線、定s線、定P、定T、及定v線，在濕區(qū)還有干度線xP132頁是h－s圖的結(jié)構(gòu)示意圖120由于工程上所用蒸汽多為干度較大的濕蒸汽，飽和蒸汽或過熱蒸汽?！鄬?shí)用的h－s圖在x＞0.6的右上部分。x較低的濕氣和水(濕區(qū)和過熱區(qū))仍用查表的方法算。h－s圖是據(jù)水蒸氣表上的數(shù)據(jù)繪制的，它和其他狀態(tài)參數(shù)坐標(biāo)圖一樣，圖上的一點(diǎn)表示一個(gè)確定的平衡態(tài)。從通過該點(diǎn)的各定值線，可查得相應(yīng)的各狀態(tài)參數(shù)值，就可以對(duì)該過程進(jìn)行熱工計(jì)算。由于工程上所用蒸汽多為干度較大的濕蒸汽，飽和蒸汽或過熱蒸汽。121焓熵圖hsCpx=1x=0pC1、零點(diǎn)：h=0，s=0；2、飽和汽線（上界線x=1）；飽和液線（下界線x=0）

C點(diǎn)為分界點(diǎn)，不在極值點(diǎn)上0焓熵圖hsCpx=1x=0pC1、零點(diǎn)：h=0，s=0；122hsCpx=1x=0pC03、等壓線群：p兩相區(qū)

pT飽=Const斜直線

單相區(qū)sT向上翹的發(fā)散的形線兩相區(qū)既定溫又定壓

T飽=ConsthsCpx=1x=0pC03、等壓線群：p兩相區(qū)pT飽=C123hsCx=1x=0pvTx氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于理想氣體趨于水平兩相區(qū)：T、p一一對(duì)應(yīng)，T線即p線4、定溫線ThsCx=1x=0pvTx氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于理想124hsCx=