工程熱第七章

工程熱第七章第一頁，共十六頁，2022年，8月28日2

二.飽和狀態(tài)(Saturated

state)

當(dāng)汽化速度=液化速度時，系統(tǒng)

處于動態(tài)平衡，宏觀上氣、液兩相

保持一定的相對數(shù)量—飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)的溫度—飽和溫度，ts(Ts)

飽和狀態(tài)的壓力—飽和壓力，ps

加熱，使溫度升高如t'，并保持定

值，系統(tǒng)建立新的動態(tài)平衡。與之

對應(yīng)，p變成ps'。所以一一對應(yīng)，只有一個獨(dú)立變量，即第二頁，共十六頁，2022年，8月28日3

幾個名詞：

飽和液(saturated

liquid)—處于飽和狀態(tài)的液體：

t=ts

使未飽和液達(dá)飽和狀態(tài)的途徑：干飽和蒸汽(dry-saturated

vapor;

dry

vapor

)—處于飽和狀態(tài)的蒸汽：t=ts

未飽和液(unsaturated

liquid)

—溫度低于所處壓力下飽和溫度的液體：t<ts過熱蒸汽(superheated

vapor)

—溫度高于飽和溫度的蒸汽：t>ts,

t–ts=d稱過熱度(degree

of

superheat)。

濕飽和蒸汽(wet-saturated

vapor;

wet

vapor

)

—飽和液和干飽和蒸汽的混合物：t=ts

第三頁，共十六頁，2022年，8月28日飽和溫度、飽和壓力以及飽和蒸氣的比體積和飽和液體的比體積具有對應(yīng)關(guān)系。溫度↓→飽和壓力↓，飽和蒸氣比體積↑、飽和液體比體積↓。反之亦反。

第四頁，共十六頁，2022年，8月28日水的狀態(tài)變化在p-T圖上的表示

c點(diǎn)—臨界點(diǎn)。

cTtp線—?dú)庖簝上噢D(zhuǎn)變的汽化曲線。曲線上每一點(diǎn)對應(yīng)一個飽和狀態(tài)，線上溫度和壓力表示相應(yīng)的飽和溫度及飽和壓力。每一點(diǎn)可與其p-v圖上的飽和狀態(tài)區(qū)域相對應(yīng)。整個cTtp線段則和整個氣液兩相轉(zhuǎn)變的飽和區(qū)域相對應(yīng)。

Ttp點(diǎn)—實(shí)現(xiàn)氣相和液相轉(zhuǎn)變的最低點(diǎn)，也是出現(xiàn)固相物質(zhì)直接轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀辔镔|(zhì)的升華現(xiàn)象的起始點(diǎn)。在Ttp點(diǎn)所對應(yīng)的溫度和壓力下，氣相、液相和固相三相共存而處于平衡的狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為三相點(diǎn)。

第五頁，共十六頁，2022年，8月28日7-2水的定壓加熱汽化過程0.01℃tststst>tsa-b—0.01℃未飽和水→ts飽和水。t↑，v↑。

b-d—ts飽和水→ts干飽和水蒸汽。v↑，t和p均不變。其間為汽液混合的濕飽和蒸汽。

d-e—ts干飽和水蒸汽→t過熱水蒸汽。t↑，v↑。過熱度D=t-ts第六頁，共十六頁，2022年，8月28日在某一溫度下，飽和蒸氣和飽和液體的比體積相同，如c點(diǎn)所示。即飽和蒸氣和飽和液體的狀態(tài)完全相同，這一狀態(tài)稱為臨界點(diǎn)。兩條線：①飽和蒸氣線或上界線-如圖中的c-Ⅲ線；②飽和水線或下界線—如圖中的c-Ⅱ線。三個區(qū)域：①過冷水區(qū)②濕蒸汽區(qū)③過熱蒸氣區(qū)五個狀態(tài)：過冷水、飽和水、濕飽和蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽。濕蒸汽的干度x。第七頁，共十六頁，2022年，8月28日7-3

水和水蒸汽的狀態(tài)參數(shù)一、零點(diǎn)的規(guī)定工程中只需計算水蒸氣u、h、s的變化量，因此可任選一個基準(zhǔn)點(diǎn)。國際會議規(guī)定，水蒸氣熱力性質(zhì)表和圖以三相點(diǎn)狀態(tài)的液相水為基準(zhǔn)點(diǎn)編制。水的三相點(diǎn)的參數(shù)為

p＝0.6117kPa，v＝0.00100022m3/kgT＝273.16?K此狀態(tài)下液相水的熱力學(xué)能和熵被規(guī)定為零，即

u’0.01＝0kJ/kg，s'0.01＝0kJ/(kgK)而其焓值為

h'0.01＝u'0.01+pv

＝0kJ/kg+0.6112kPa×0.00100022m3/kg

＝0.000611kJ/kg≈0kJ/kg工程上視其為零。第八頁，共十六頁，2022年，8月28日二、溫度為0.01℃，壓力為p的過冷水參數(shù)如下：v0≈0.001m3/kg

u0=

u’0＝0kJ/kgs0=

s’0＝0kJ/(kgK)h0=

h’0＝0kJ/kgw≈0q=0三、溫度為t、壓力為p的飽和水

h0=

h’0+ql第九頁，共十六頁，2022年，8月28日四、壓力為p的干飽和蒸汽汽化潛熱：γ=Ts(s’’-s’)=h’’-h’=(u’’-u’)+p(v’’-v’)

比焓:h’’=h’+γ

比熱力學(xué)能:u’’=h’’-pv’’

比熵:s’’=s’+γ/Ts五、壓力為p的濕飽和蒸汽干度x—濕飽和蒸汽中干飽和蒸汽的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，即熱力學(xué)能、焓、熵及容積可表示為：如已知濕飽和蒸汽干度x，即可利用飽和水及干飽和蒸汽的狀態(tài)參數(shù)，求得濕飽和蒸汽的相應(yīng)狀態(tài)參數(shù)的數(shù)值。

濕蒸汽判據(jù)。第十頁，共十六頁，2022年，8月28日六、壓力為p的過熱蒸汽過熱度：△t=t–ts

過熱蒸汽焓：h=h’’+qsup

比熵過熱蒸汽判據(jù)。第十一頁，共十六頁，2022年，8月28日7-4水蒸氣表和圖

一、水蒸汽表

水蒸氣的熱力性質(zhì)表和相應(yīng)的圖線，提供了計算所需的各種狀態(tài)下水蒸氣參數(shù)的詳盡數(shù)據(jù)。國際會議規(guī)定，水蒸氣熱力性質(zhì)表和圖以三相點(diǎn)狀態(tài)的液相水為基準(zhǔn)點(diǎn)編制。水的三相點(diǎn)的參數(shù)為p＝0.6117kPa，v＝0.00100022m3/kgT＝273.16?K此狀態(tài)下液相水的熱力學(xué)能和熵被規(guī)定為零，即u'0.01＝0kJ/kg，s'0.01＝0kJ/(kgK)而其焓值為

h'0.01＝u'0.01+pv

＝0kJ/kg+0.6112kPa×0.00100022m3/kg

＝0.000611kJ/kg≈0kJ/kg工程上視其為零。第十二頁，共十六頁，2022年，8月28日二、T-s圖

分析水蒸氣的相變圖線可見，上、下界線表明了水汽化的始末界線，二者統(tǒng)稱飽和曲線，它把T-s圖分為三個區(qū)域，即液態(tài)區(qū)(下界線左側(cè))、濕蒸汽區(qū)(飽和曲線內(nèi))、汽態(tài)區(qū)(上界線右側(cè))。此外，圖中還有定干度線、定壓線、定容線、定熱力學(xué)能線。焓值的計算：h=u+pv三、h-s圖h-s圖上可直接讀出焓值，便于求取焓變。

h-s圖的結(jié)構(gòu)：C—臨界點(diǎn)，x＝0線，x＝1線；定壓線、定溫線和定容線，在飽和區(qū)內(nèi)還有定干度線。第十三頁，共十六頁，2022年，8月28日

定壓線—在h-s圖上呈發(fā)散分布。由Tds＝dh-vdp可知，定壓線在h-s圖上的斜率為飽和區(qū)內(nèi)定壓線為一簇斜率不同的直線。在過熱區(qū)，隨著溫度的增高，定壓線趨于陡峭。

定溫線—飽和區(qū)內(nèi)與定壓線重合；在過熱區(qū)與定壓線自上界線處分開后逐漸趨于平坦。即p↓→蒸汽性質(zhì)趨近理想氣體。

定容線—走向與定壓線相同，但比定壓線稍陡(圖中虛線)。

定干度線—一組干度等于常數(shù)的曲線。

x<0.5的區(qū)域圖線過密，工程中也不經(jīng)常使用這部分?jǐn)?shù)據(jù)，所以通常所用的h-s圖線中不包括這一區(qū)域。第十四頁，共十六頁，2022年，8月28日7-5水蒸氣的基本過程分析水蒸氣熱力過程的目的—確定過程的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，包括w、q以及Δu和Δh等。因此，需確定狀態(tài)參數(shù)的變化。確定過程的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系的依據(jù)為熱力學(xué)第一、二定律：可用水蒸氣表及圖，依照過程的特