水蒸氣及濕空氣

流體力學(xué)建筑與環(huán)境工程系1精選ppt氣態(tài)工質(zhì)氣體蒸汽遠(yuǎn)離液態(tài)，一般可作為理想氣體處理，如空氣、燃?xì)狻?/p>

剛脫離或接近液態(tài)，一般不能作為理想氣體處理，如水蒸氣、制冷劑蒸氣等。

水蒸氣具有良好的熱力性質(zhì)，來源豐富，易于獲得，比熱容大，傳熱性能好，且無毒無味、無污染，在熱力工程中的使用極為廣泛。第七章水蒸氣及濕空氣如水蒸氣在熱電廠和空調(diào)工程中的應(yīng)用2精選ppt學(xué)習(xí)要求1、掌握有關(guān)蒸汽的各種術(shù)語及其意義。如：汽化、凝結(jié)、飽和狀態(tài)、未飽和液體、飽和液體、濕蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽、干度等概念及不同蒸汽狀態(tài)的特征和關(guān)系。2、了解蒸汽定壓發(fā)生過程及其在p-v圖與T-s圖上的一點(diǎn)、二線、三區(qū)和五態(tài)。3、掌握水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)，能夠熟練利用水蒸氣圖表查出水蒸氣狀態(tài)參數(shù)。4、掌握水蒸氣基本熱力過程的特點(diǎn)和熱量、功量、熱力學(xué)能的計算。理解濕空氣、未飽和濕空氣和飽和濕空氣的概念和意義。5、掌握濕空氣狀態(tài)參數(shù)的意義及其計算方法。6、熟悉濕空氣焓濕圖的結(jié)構(gòu)，能熟練應(yīng)用焓濕圖查取濕空氣參數(shù)。3精選ppt主要內(nèi)容§7.1水蒸氣的產(chǎn)生§7.2水蒸氣的熱力過程§7.3濕空氣4精選ppt§7.1水蒸氣的產(chǎn)生一、基本概念二、水蒸氣的產(chǎn)生過程三、水蒸氣的p-v圖，T-s圖四、水蒸氣熱力性質(zhì)圖表5精選ppt蒸發(fā)沸騰在任何溫度條件下發(fā)生在液體表面的汽化過程。溫度越高，蒸發(fā)表面積越大，蒸發(fā)越強(qiáng)烈。

在一定溫度（沸點(diǎn)）下，液體內(nèi)部和表面同時發(fā)生的劇烈汽化過程。沸騰可通過加熱或減壓的方法實(shí)現(xiàn)。相同壓力下，不同的液體沸點(diǎn)不同。

一、基本概念如濕衣服的晾干

物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的現(xiàn)象稱為汽化。蒸汽是由液體汽化而產(chǎn)生的。1.汽化液體開始沸騰的溫度

如在0.1MPa時，水的沸點(diǎn)為99.634℃，氨的沸點(diǎn)為-32℃

汽化過程是吸熱過程。

6精選ppt2.凝結(jié)——物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為凝結(jié)?；靖拍钜簯B(tài)物質(zhì)(放熱)凝結(jié)

(吸熱)汽化

氣態(tài)物質(zhì)汽相空間蒸汽分子越多，蒸汽壓力越大，凝結(jié)速度越快。

如水蒸汽冷凝為水

同壓力下蒸汽的凝結(jié)溫度與液體的沸點(diǎn)相等7精選ppt飽和壓力ps飽和溫度ts如水蒸氣：ps＝0.101325MPa，ts=100oC3.飽和狀態(tài)——液面上蒸氣空間中的蒸氣和液體兩相達(dá)到動態(tài)平衡的狀態(tài)就稱為飽和狀態(tài)。

飽和蒸汽

——飽和液體

——在飽和狀態(tài)下,有:飽和溫度和飽和壓力一一對應(yīng)?；靖拍?精選ppt4.干度

——單位質(zhì)量濕蒸汽中所含飽和蒸汽的質(zhì)量稱為濕蒸汽的干度。表示式為

飽和液體和飽和蒸汽的混合物干度x的取值范圍為0～1。

x

0

，飽和液體0﹤x﹤1

，濕(飽和)蒸汽x

1

，干飽和蒸汽

引入干度x可確定濕蒸汽中所含飽和液體和飽和蒸汽的量，或確定濕蒸汽的狀態(tài)。

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

基本概念9精選ppt二、水蒸氣定壓發(fā)生過程pt>tsvpt<tsv0ptsv'ptsvxptsv''

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過熱度過冷度預(yù)熱階段

汽化階段

過熱階段

凝結(jié)潛熱

同工質(zhì)同溫度下10精選ppt三、水蒸氣定壓發(fā)生過程的p-v圖和T-s圖上水的臨界狀態(tài)pc

22.064MPatc

373.99℃vc

0.003106m3/kg

臨界點(diǎn)C飽和水線

(x

0)、飽和蒸汽線(x

1）末飽和水區(qū)、汽液兩相共存區(qū)、過熱蒸汽區(qū)末飽和水、飽和水、濕蒸汽、干飽和蒸汽、過熱蒸汽

一點(diǎn)二線三區(qū)五態(tài)

在臨界點(diǎn)C汽液兩相差異完全消失，汽液相變將在瞬間完成。

在臨界溫度以上不能用壓縮的方法使蒸汽液化。

11精選ppt水蒸氣的定壓發(fā)生過程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’’水預(yù)熱汽化過熱12精選ppt四、水蒸氣熱力性質(zhì)圖表工程上將水基準(zhǔn)點(diǎn)的焓視為零已足夠精確

水蒸氣不同于理想氣體，其參數(shù)通過實(shí)驗和分析的方法求得，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)列成數(shù)據(jù)表或繪成線算圖，以供工程計算查用。

1、零點(diǎn)的規(guī)定

水蒸氣圖表選定水的三相點(diǎn)（即273.16K的液相水）作為基準(zhǔn)點(diǎn)，規(guī)定在該點(diǎn)的液相水的u、s值為零,此時有t0＝0.01

C，p0＝611.659Pa，v

0＝0.00100021ｍ3∕kｇ，u

0=0kJ/kg；s

0=0kJ/（kg

K）

ｈ

0＝u

0

＋p0v

0

＝0.611J∕kg≈0kJ∕kg

制冷劑蒸氣圖表常將零點(diǎn)規(guī)定于0℃以下13精選ppt2、水和水蒸氣表飽和水與飽和蒸汽表

未飽和水與過熱蒸汽表（附表3）

按溫度排列（附表1）

按壓力排列（附表2）

濕蒸汽參數(shù)的確定:參數(shù)右上角加“

”表示飽和液體參數(shù)，加“

”表示飽和蒸汽參數(shù)注意單位注意粗黑線p

ps，t

ts

14精選pptu可通過u

h

pv求得

表中未列出的參數(shù)用線性插值法求得

15精選ppt16精選ppt

例7-2

試判斷下列情況下水處于什么狀態(tài)，并確定其它各參數(shù)的值。（1）p

0.1MPa，t

50℃；（2）p

0.5MPa，t

200℃；（3）p

0.8MPa，v=0.22m3/kg；（4）p

1MPa，t

179.916℃。

解：（1）查附表，p0.1MPa，ts99.634℃。而t＜ts，故第一種情況為未飽和水狀態(tài)。查附表，當(dāng)p0.1MPa，t50℃時用線性插值法求得未飽和水的其它參數(shù)為v0.00101245m3/kg，h

209.405kJ/kg，s

0.70175kJ/（kgK），u

h

pv

209.405

0.1

103

0.00101245

209.304（kJ/kg）

17精選ppt

（2）查附表，p

0.5MPa，ts

151.867℃，而t＞ts，故第二種情況為過熱水蒸氣狀態(tài)。查附表，當(dāng)p

0.5MPa，t

200℃時，過熱水蒸氣的其它參數(shù)為

v

0.42487m3/kg，h

2854.9kJ/kg，s

7.0585kJ/（kg

K），

u

h

pv

2854.9

0.5

103

0.42487

2642.465（kJ/kg）

（3）查附表，當(dāng)p0.8MPa時，v

0.0011148m3/kg，v

0.24037m3/kg；h

721.2kJ/kg，h

2768.86kJ/kg；s

2.0464kJ/（kgK），s

6.6625kJ/（kgK）因為v0.22m3/kg，介于飽和水與干飽和水蒸氣之間，即v

＜v＜v

，故第三種情況為濕蒸汽狀態(tài)。

18精選ppt由式

可得干度該狀態(tài)下的其它參數(shù)為

tx

ts

170.444℃hx

h

+x（h

h

）

721.2+0.915

（2768.68

721.2）

2594.64（kJ/kg）

sx

s

+x（s

s

）

2.0464+0.915

（6.6625

2.0464）

6.2701[kJ/（kg

K）]ux

hx

pvx

2594.64

0.8

103

0.22

2418.64（kJ/kg）（4）查附表，p

1MPa，ts

179.916℃，t

ts。故第四種情況是飽和狀態(tài)，但無法確定是飽和水，干飽和水蒸氣還是濕蒸汽，其余參數(shù)也無法確定。

19精選ppt3、水蒸氣的焓熵圖欲獲得水蒸汽的狀態(tài)參數(shù),可查

水蒸氣表

水蒸氣的焓熵圖(莫里爾圖)

方便、直觀,但不夠精確精確度高,但往往不太方便、且不直觀20精選ppt

h-s圖上的一條線表示一個確定的熱力過程，查取初、終態(tài)的參數(shù)值，就可對該過程進(jìn)行熱工計算。

水蒸氣的焓熵圖

定溫線t

臨界點(diǎn)C

下界線（x

0）

上界線（x

1）

定壓線p

定比體積線v

定干度線x

定焓線h

定熵線s

工程上常用蒸汽為圖中方框部分(附圖1)濕蒸汽區(qū)的定壓線就是定溫線課本30頁21精選ppt§7.2水蒸氣的熱力過程水蒸氣的熱力過程分析計算步驟：（1）根據(jù)已知初態(tài)的兩個獨(dú)立參數(shù)，在圖上（或水蒸氣表上）找到代表初態(tài)的點(diǎn)，并查出其它初態(tài)參數(shù)值。（2）根據(jù)過程條件（沿定壓線、定容線、定溫線、定熵線）和終態(tài)的一個參數(shù)值。找到終態(tài)的點(diǎn)，并查出終態(tài)的其它參數(shù)值。（3）根據(jù)已求的初、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算工質(zhì)與外界傳遞的能量，即q，w等。22精選ppt1.定壓過程工程計算中最常遇到.如水在鍋爐中吸熱形成水蒸氣的過程;水蒸氣通過各種換熱器進(jìn)行熱交換的過程忽略流動阻力等不可逆因素或

1—2:定壓吸熱膨脹升溫2—1:定壓放熱被壓縮降溫23精選ppt2.定容過程1—2過程:定容吸熱升壓升溫，吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為熱力學(xué)能

24精選ppt3.定溫過程1—2過程:定溫膨脹;蒸汽狀態(tài)由濕蒸汽變?yōu)楦娠柡驼羝?再變?yōu)檫^熱蒸汽25精選ppt4.絕熱過程忽略散熱及不可逆因素對過熱蒸汽，經(jīng)絕熱膨脹，過熱度減小，變?yōu)楦娠柡驼羝?。若繼續(xù)膨脹，則變?yōu)闈裾羝?，同時干度會隨之減小。工程計算中最常遇到.如水蒸氣通過汽輪機(jī)膨脹而對外作功；又如水蒸氣通過噴管的過程等

26精選ppt例5-3水蒸氣在0.2MPa壓力下從150℃定壓加熱到250℃，試求1kg水蒸氣的吸熱量、所作的膨脹功及熱力學(xué)能增量。

解：在h-s圖上，由p0.2MPa的定壓線與t1150℃的定溫線相交得初狀態(tài)點(diǎn)1，與t2250℃的定溫線相交得終狀態(tài)點(diǎn)2，如圖5-6所示。查得

h1=2772kJ/kg，v1=1m3/kgh2=2973kJ/kg，v2=1.22m3/kg吸熱量（kJ/kg）膨脹功（kJ/kg）熱力學(xué)能增量（kJ/kg）

27精選ppt

例5-4水蒸氣由壓力p1

1MPa，溫度t1

300℃，可逆絕熱膨脹至0.1MPa，試求1kg水蒸氣所作的膨脹功和技術(shù)功。（分別用h-s圖和水蒸氣表計算）解：（1）用h-s圖計算在h-s圖上，由p11MPa的定壓線與t1300℃的定溫線相交得點(diǎn)1，查得

h13050kJ/kg，v10.26m3/kg并求得u1

h1

p1v1305011030.262790（kJ/kg）過點(diǎn)1作定熵線與p20.1MPa的定壓線相交得點(diǎn)2，查得

h22590kJ/kg，v21.65m3/kg求得u2

h2

p2v225900.11031.652425（kJ/kg）故膨脹功和技術(shù)功為（kJ/kg）（kJ/kg）

28精選ppt（2）用蒸氣表計算根據(jù)p1

1MPa、t1

300℃，查附表6未飽和水和過熱蒸汽表，得

h1

3050.4kJ/kg，v1

0.25793m3/kg，

s1

7.1216kJ/（kgK）所以

u1

h1

p1v1

3050.4

1

103

0.25793

2792.5（kJ/kg） 根據(jù)終壓p2

0.1MPa，查附表5按壓力排列的飽和水與飽和水蒸氣表，得

ts

99.634℃；v

0.0010432m3/kg，

v

1.6943m3/kg；h

417.52kJ/kg，

h

2675.14kJ/kg；s

1.3028kJ/（kgK），

s

7.3589kJ/（kgK）故29精選ppt故

h2

h

+x2(h

h

)

417.52+0.96

(2675.14

417.52)

2584.8（kJ/kg）v2

v

+x2(v

v

)

0.0010432+0.96

(1.69430.0010432)

1.6266（m3/kg）

u2

h2

pv2

2584.840.1

103

1.62662422.2（kJ/kg）故膨脹功和技術(shù)功為（kJ/kg）（kJ/kg）

因為s2

s1

7.1216kJ/（kgK），s

＜s2＜s

，所以狀態(tài)2是濕蒸汽。先求x2。根據(jù)30精選ppt§7.3濕空氣

指由兩種或兩種以上不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體組成的混合物。

什么是混合氣體?如:煙氣、空氣

當(dāng)混合氣體中的每一種組成氣體都是理想氣體時，由它們組成的混合氣體也可以看作是理想氣體,具有理想氣體的一切特性。

31精選ppt一、濕空氣的概念濕空氣

自然界中存在的空氣都是濕空氣。

干空氣+水蒸氣完全不含水蒸氣不變的整體

含量或狀態(tài)有可能改變

濕空氣可視為理想混合氣體。

制冷工程中,空氣中水蒸氣的影響不能忽略。

一種混合氣體如結(jié)露32精選ppt1、濕空氣的總壓力和分壓力

1、濕空氣的總壓力和分壓力

上式中，下標(biāo)v代表水氣，a代表干空氣

。

濕空氣的總壓力等于干空氣分壓力和水蒸氣分壓力之和

在采暖和空氣調(diào)節(jié)等工程中所處理的濕空氣就是大氣，因此有

當(dāng)?shù)卮髿鈮?/p>

道爾頓定律

33精選ppt2、飽和濕空氣和未飽和濕空氣

飽和濕空氣

未飽和濕空氣根據(jù)其中水蒸氣所處狀態(tài)（pv，t）的不同，濕空氣可分為:

(干)飽和蒸汽

干空氣

+

干空氣

+

過熱蒸汽

pv＜

ps(t)Pv=ps(t)ps(t):同溫度下水蒸氣的飽和壓力如圖中A點(diǎn)定溫(t)吸濕A-B,Pv增大至Ps如圖中B點(diǎn)定溫(t)加入水蒸氣析出水滴飽和濕空氣吸收水蒸氣的能力達(dá)到極限;升溫可繼續(xù)吸濕。

如大氣34精選ppt二、濕空氣的濕度

濕度:濕空氣中水蒸氣的含量。

含濕量相對濕度絕對濕度三種濕度35精選ppt

Rg,v

——水蒸氣的氣體常數(shù)，Rg,v

461.5J（kg

K）。

1.絕對濕度

——

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

絕對濕度只能說明濕空氣中實(shí)際所含水蒸氣的多少，而不能說明濕空氣的干、濕程度或吸濕能力的大小。

36精選ppt飽和濕空氣干空氣未飽和濕空氣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相對濕度。

值越小，空氣越干燥，吸濕能力越強(qiáng)；

值越大，空氣越潮濕，吸濕能力越弱。一定溫度下，水蒸氣的分壓力越大，相對濕度也就越大，濕空氣越接近飽濕空氣

濕空氣的濕度37精選ppt3.含濕量d——含有1kg干空氣的濕空氣中所含有的水蒸氣質(zhì)量稱為含濕量或比濕度。

kg/kg（干空氣)Rg,v

461.5J/（kgK）

Rg,a

287J/（kgK）對大氣，濕空氣的濕度38精選ppt三、濕空氣的溫度

1.干球溫度t2.濕球溫度tw

測量濕球溫度。

濕球溫度的高低取決于濕空氣的溫度和濕度。當(dāng)空氣的溫度一定時，濕度越大，測得的濕球溫度越接近空氣的干球溫度，當(dāng)空氣中的水蒸氣達(dá)到飽和狀態(tài)時，測得的濕球溫度與干球溫度相等。

干球溫度不能反映濕空氣中水蒸氣含量的多少和濕空氣是否還具有吸收水蒸氣的能力。測量濕空氣的真實(shí)溫度。

39精選ppt

對未飽和濕空氣，濕紗布中的水分蒸發(fā)吸熱使水溫降低，空氣熱量傳給濕紗布中的水，若水蒸發(fā)所需的熱量大于空氣向水傳遞的熱量時，則水溫繼續(xù)下降，直到紗布表面水蒸發(fā)所需的熱量正好等于空氣向水傳遞的熱量時，紗布中的水溫則不再下降，達(dá)到平衡，這個穩(wěn)定的溫度就稱為濕球溫度。整個蒸發(fā)和傳熱過程可以近似看作是定焓過程。

濕球溫度的測量原理:濕空氣的溫度40精選ppt飽和濕空氣

未飽和濕空氣——濕空氣中水蒸氣分壓力pv所對應(yīng)的飽和溫度稱為露點(diǎn)溫度td

，簡稱為露點(diǎn)。即開始結(jié)露時的溫度。如圖中A點(diǎn)ps(t):同溫度下水蒸氣的飽和壓力含濕量d不變,定pv下降溫,A→C,Pv(t)=Ps(t)如圖中C點(diǎn)如大氣濕空氣的溫度3.露點(diǎn)溫度td在空氣調(diào)節(jié)中，常常利用露點(diǎn)來控制空氣的干、濕程度。

繼續(xù)降溫,t﹤td結(jié)露當(dāng)t﹤td,濕空氣中的水蒸氣凝結(jié)成水滴并分離出來結(jié)霜

td﹤0°C41精選ppt濕空氣的溫度4.t、tw與td

間的關(guān)系

除干球溫度外，濕球溫度、露點(diǎn)溫度都與濕空氣中的水蒸氣的含量有關(guān)，對不飽和濕空氣:對飽和濕空氣:所以t＞tw＞tdt

tw

td42精選ppt四、濕空氣的焓

濕空氣的焓：

H

Ha

Hv

maha

mvhv濕空氣的焓等于干空氣的焓與水蒸氣的焓之和

濕空氣的比焓：

kJ/kg（干空氣）

工程中，取0

C時ha=0，且cp

1.005kJ/（kg·K）,則

濕空氣中hv，可用查表法或公式法求取。濕空氣的干球溫度

43精選ppt濕空氣的焓1.查表法已知由未飽和水與過熱水蒸氣的熱力性質(zhì)表

t,pv

濕空氣中水蒸氣的分壓力或已知t,pb

,d附表6直接查得hv

因此44精選ppt濕空氣的焓2.公式法取水的三相點(diǎn)為基準(zhǔn)

例6-2

45精選ppt五、濕空氣的焓濕圖

利用焓濕圖可方便地確定濕空氣的狀態(tài)參數(shù)，分析計算濕空氣的熱力工程。

（2）