水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程

水蒸氣相變及定壓產(chǎn)生過程當(dāng)前第1頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)2一、氣化氣化蒸發(fā)：通過液體表面進(jìn)行的氣化現(xiàn)象，可以在任何溫度下進(jìn)行。沸騰：在液體的內(nèi)部和表面同時(shí)發(fā)生的劇烈汽化現(xiàn)象。當(dāng)前第2頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)3冷卻塔的原理：需冷卻的水在水塔頂部通過管道向下噴灑，另外水塔壁有吹風(fēng)機(jī)，吹風(fēng)機(jī)把空氣吹入，而頂部有一個(gè)很大的抽風(fēng)機(jī)，把空氣抽出塔頂，從而利于氣流流動(dòng)，加速水的降溫。當(dāng)前第3頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)4二、液化1)定義：物質(zhì)從氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫做液化，也

可稱為凝結(jié)。

結(jié)論:液化是放熱過程。反之，汽化是吸熱過程。液化放熱實(shí)例：（1）被100℃的水蒸氣燙傷比100℃的開水燙傷往往要嚴(yán)重得多——水蒸氣液化時(shí)要放出大量的熱；（2）冬天手上哈氣——口腔中的水蒸氣液化放熱讓手變暖。（3）用水壺?zé)畷r(shí)壺口上的白氣——水蒸氣液化成的小水滴當(dāng)前第4頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)5pts飽和液體飽和蒸氣飽和狀態(tài)：汽液兩相的分子數(shù)保持一定的數(shù)量而處于

動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。飽和壓力ps、飽和溫度ts：水蒸氣：ps＝0.101325MPa，ts=100oC三、飽和狀態(tài)飽和狀態(tài)：飽和蒸汽：飽和狀態(tài)下的蒸汽；飽和水：飽和狀態(tài)下的水。當(dāng)前第5頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)61)水變?yōu)檎羝袃煞N方法：dp=0，t；dt=0,p。2）蒸汽變?yōu)樗膬煞N方法：dp=0，t；dt=0,p。三、水與水蒸氣的相變方法電廠的舉例：給水泵、凝結(jié)水泵以及鍋爐汽包。當(dāng)前第6頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)7

第二節(jié)水蒸氣的定壓產(chǎn)生過程當(dāng)前第7頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)8pt<tsv0ptsv'ptsvxptsv''pt>tsv水的定壓加熱過程：

未飽和水a(chǎn)飽和水b濕飽和蒸氣c干飽和蒸氣d過熱蒸氣e

預(yù)熱階段汽化階段過熱階段當(dāng)前第8頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)9pt<tsv0ptsv'ptsvxptsv''pt>tsv水的定壓加熱過程：

濕飽和蒸氣（濕蒸氣）的干度x

mv-濕蒸氣中干飽和蒸氣的質(zhì)量

mw-濕蒸氣中飽和水的質(zhì)量

未飽和水a(chǎn)飽和水b濕飽和蒸氣c干飽和蒸氣d過熱蒸氣e汽化潛熱J/kg過熱度當(dāng)前第9頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)10水的定壓加熱過程在p-v圖和T-s圖上的表示：

飽和水線飽和蒸汽線臨界點(diǎn)臨界狀態(tài)水的臨界狀態(tài)℃

m3/kg

當(dāng)前第10頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)115-2

水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)

水在臨界壓力或高于臨界壓力下定壓加熱到臨界溫度時(shí)，不存在汽液分界線和汽液共存的汽化過程，再加熱就直接成為過熱蒸汽。

一般情況下，水蒸氣的性質(zhì)與理想氣體差別很大,為了便于工程計(jì)算，將不同溫度和不壓力下的未飽和水、飽和水、干飽和蒸汽和過熱蒸汽的狀態(tài)參數(shù)列成表或繪成線算圖。飽和水與飽和蒸氣表

分為以溫度為序（附錄表5）和以壓力為序（表6）兩種。當(dāng)前第11頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)12當(dāng)前第12頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)13未飽和水與過熱蒸氣表（附錄表7）當(dāng)前第13頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)14

國際規(guī)定，蒸汽表取三相點(diǎn)（即固、液、汽三相共存狀態(tài)）液相水的熱力學(xué)能和熵為零。

即：p=

611.7Pa，v=0.00100021m3/kg,T=273.16K,u=0kJ/kg，s=0kJ/(kg·K)

濕蒸汽的狀態(tài)參數(shù)

1kg濕蒸汽是由x

kg干蒸汽和（1－x）kg飽和水混合而成，注意單位當(dāng)前第14頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)155-3

水蒸氣的基本熱力過程分析目的：分析步驟：

了解過程中水蒸氣的狀態(tài)變化規(guī)律，確定過程中水蒸氣與外界的能量交換。

(1)

根據(jù)給定條件，在水蒸氣表中查出初態(tài)的其它參數(shù)值;

(2)根據(jù)初態(tài)和過程特點(diǎn)以及終態(tài)的一個(gè)參數(shù)值，確定終態(tài)的其它參數(shù)值;

(3)根據(jù)熱力學(xué)基本定律，結(jié)合過程的特點(diǎn)，計(jì)算過程中工質(zhì)與外界交換的功量與熱量。當(dāng)前第15頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)16定容過程：當(dāng)前第16頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)17定溫過程：當(dāng)前第17頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)18定壓過程：當(dāng)前第18頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)19定熵過程：

在熱工計(jì)算中，遇到最多的是水蒸氣的定壓過程(如鍋爐中水蒸氣的產(chǎn)生與冷凝器中水蒸氣的凝結(jié))和絕熱過程(蒸汽機(jī)或汽輪機(jī)中水蒸氣的膨脹作功過程)。當(dāng)前第19頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)20e.g.：P1115-1，5-4作業(yè)：P1265-1，5-4當(dāng)前第20頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)215-4

濕空氣的性質(zhì)

濕空氣：含有水蒸氣的空氣。干空氣：完全不含水蒸氣的空氣。

在干燥、空氣調(diào)節(jié)以及精密儀表和電絕緣的防潮等對空氣中的水蒸氣特殊敏感的領(lǐng)域，則必須考慮空氣中水蒸氣的影響。

濕空氣中水蒸氣的分壓力很低，可視水蒸氣為理想氣體。一般情況下，濕空氣可以看作理想混合氣體。根據(jù)道爾頓定律，濕空氣的總壓力等于水蒸氣的分壓力與干空氣的分壓力之和：當(dāng)前第21頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)221.

未飽和濕空氣與飽和濕空氣未飽和濕空氣：飽和濕空氣：濕空氣中的水蒸氣未飽和，處于過熱狀態(tài)，濕空氣還能吸收水份。濕空氣中的水蒸氣已飽和，不能再吸收水份。定溫吸濕過程1－3

當(dāng)前第22頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)232.

露點(diǎn)露點(diǎn)：結(jié)露：濕空氣中的水蒸氣分壓力pv對應(yīng)的飽和溫度Td稱為露點(diǎn)溫度，簡稱露點(diǎn)。定壓降溫到露點(diǎn)，濕空氣中的水蒸氣飽和，凝結(jié)成水（過程1－2）。結(jié)霜：當(dāng)前第23頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)243.絕對濕度、相對濕度和含濕量濕度：濕空氣中水蒸氣的含量。

（1）絕對濕度

1m3的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量稱為濕空氣的絕對濕度，即濕空氣中水蒸氣的密度：

飽和濕空氣的絕對濕度達(dá)到最大值水蒸氣的氣體常數(shù)：

當(dāng)前第24頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)25（2）相對濕度

濕空氣的絕對濕度

與同溫度下飽和濕空氣的絕對濕度之比稱為濕空氣的相對濕度。

飽和濕空氣干空氣未飽和濕空氣相對濕度越小，空氣越干燥，吸水能力越強(qiáng)；相對濕度越大，空氣越濕潤，吸水能力越低。當(dāng)前第25頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)26（3）含濕量

在濕空氣中，與單位質(zhì)量干空氣共存的水蒸氣的質(zhì)量，稱為濕空氣的含濕量或比濕度。kg/kg(干空氣)據(jù)理想氣體狀態(tài)方程：當(dāng)前第26頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)274.濕空氣的相對分子質(zhì)量、氣體常數(shù)及密度干空氣的相對分子質(zhì)量:

水蒸氣的相對分子質(zhì)量:

濕空氣的平均相對分子質(zhì)量:

當(dāng)前第27頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)28濕空氣的氣體常數(shù)

濕空氣的密度:每立方米濕空氣所具有的質(zhì)量。當(dāng)前第28頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)295.

濕空氣的焓

濕空氣的焓：

濕空氣的比焓：

kJ/kg（干空氣）工程上，取0C時(shí)干空氣、飽和水的焓為零，即

ha=0、hv=0溫度t下干空氣和水蒸氣的焓分別為溫度t下干濕空氣的焓為kJ/kg（干空氣）當(dāng)前第29頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)306.

濕空氣的焓－濕圖

濕空氣的焓-濕圖是濕空氣工程計(jì)算的重要工具。

（1）定焓線簇

h0

、h1、

h2、h3

…（2）定含濕量線簇

d1、

d2、d3

…（3）定溫線簇

t0

、t1、

t2、t3

…（4）定相對濕度線簇

1、

2、

3

…當(dāng)前第30頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)31當(dāng)前第31頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)325-5

濕空氣的基本熱力過程

1.

加熱吸濕過程

工程上的干燥處理過程，如谷物、木材、藥材、紡織品、食品、造紙等許多烘干工藝。

人工干燥方法：利用未飽和濕空氣來吸收被干燥物體的水分，達(dá)到干燥的目的。

為了提高濕空氣的吸濕能力，通常先對濕空氣進(jìn)行加熱。由于加熱過程中濕空氣的含濕量不變，但隨著溫度升高，相對濕度降低，濕空氣的吸濕能力增強(qiáng)。

當(dāng)前第32頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)33在焓-濕圖中濕空氣的加熱過程如1－2所示。

加熱后的濕空氣送入干燥室吸收被干燥物料的水份。如果忽略干燥室與外界的熱量交換，物料中水份蒸發(fā)所吸收的潛熱完全來自濕空氣，因此物料干燥過程對濕空氣來說是絕熱加濕過程，濕空氣的含濕量d和相對濕度

增加，其焓值基本不變，如2－3所示。當(dāng)前第33頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)342.

冷卻去濕過程

濕空氣被冷卻時(shí)，溫度降低。在溫度降至露點(diǎn)前其含濕量保持不變，相對濕度逐漸增加。當(dāng)相對濕度達(dá)到＝1時(shí)，濕空氣飽和，如果再繼續(xù)冷卻，則析出水份，過程將沿著的飽和曲線向含濕量減少、溫度降低的方向進(jìn)行，如1－2所示。

當(dāng)前第34頁\共有35頁\編于星期日\5點(diǎn)355-6