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1、水蒸气的形成过程第1页，共39页，编辑于2022年，星期日5.1 5.1 水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程5.2 5.2 水蒸气的状态参数水蒸气的状态参数5.3 5.3 水蒸气的基本热力过程水蒸气的基本热力过程第五章第五章 水蒸气水蒸气第2页，共39页，编辑于2022年，星期日5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程汽化汽化物质由液态转变为汽态的过程。物质由液态转变为汽态的过程。汽化方式汽化方式蒸发：汽化过程在液体表面发生。蒸发：汽化过程在液体表面发生。沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生.一.一.汽化与凝结汽化与凝结第3页，共39页，编辑于2022
2、年，星期日凝结：物质由汽态转变为液态的过程。凝结的速度凝结：物质由汽态转变为液态的过程。凝结的速度取决于空间蒸汽的压力。取决于空间蒸汽的压力。饱和状态：饱和状态：液体分子脱离其表面的液体分子脱离其表面的汽化速度汽化速度汽体分子回到液体中汽体分子回到液体中的凝结速度的凝结速度这时液体与蒸汽处于动态平这时液体与蒸汽处于动态平衡状态，称为饱和状态衡状态，称为饱和状态饱和液体饱和液体饱和蒸汽饱和蒸汽5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程第4页，共39页，编辑于2022年，星期日饱和温度和饱和压力：饱和温度和饱和压力：处于饱和状态的汽、液温度相同，称为饱处于饱和状态的汽、液温度相同，称为饱和温度和
3、温度ts，蒸汽的压力称为饱和压力，蒸汽的压力称为饱和压力ps ts上升，上升，ps上升；上升；ps上升，上升，ts上升。上升。结论：一定的饱和温度对应于一定的饱和压结论：一定的饱和温度对应于一定的饱和压力，反之也成立，即两者间存在单值关系。力，反之也成立，即两者间存在单值关系。5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程第5页，共39页，编辑于2022年，星期日未饱和水状态未饱和水状态 饱和水状态饱和水状态 湿饱和蒸汽状态湿饱和蒸汽状态 干饱和蒸汽状态干饱和蒸汽状态 过热蒸汽状态过热蒸汽状态过热阶段过热阶段水蒸汽的定压生成过程水蒸汽的定压生成过程饱和水的汽化阶段饱和水的汽化阶段水的预热阶段水的
4、预热阶段水的定压加热过程水的定压加热过程 5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程第6页，共39页，编辑于2022年，星期日预热阶段预热阶段饱和水饱和水未饱和水（过冷水）未饱和水（过冷水）状态及状态参数：状态及状态参数：这个阶段所需的热量称为液体热这个阶段所需的热量称为液体热 q ql l5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程第7页，共39页，编辑于2022年，星期日汽化阶段汽化阶段干饱和蒸汽干饱和蒸汽饱和水饱和水湿湿(饱和饱和)蒸汽蒸汽湿饱和蒸汽：饱和水与饱和湿饱和蒸汽：饱和水与饱和蒸汽混合物蒸汽混合物 这个阶段所需的热量称为汽化潜热这个阶段所需的热量称为汽化潜热 g g5.15.
5、1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程第8页，共39页，编辑于2022年，星期日湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程干度干度x x：第9页，共39页，编辑于2022年，星期日过热阶段过热阶段过热蒸汽过热蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽这个阶段所需的热量称为过热这个阶段所需的热量称为过热热热 qsup。t-ts称为过热度称为过热度5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程第10页，共39页，编辑于2022年，星期日二二.水蒸汽定压生成过程中热量的计算水蒸汽定压生成过程中热量的计算1Ts2 水的定压预热阶段水的定压预热阶段 液体热液
6、体热 饱和水的定压汽化过程饱和水的定压汽化过程 汽化潜热汽化潜热5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程第11页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸汽的定压过热过程水蒸汽的定压过热过程过热过热1kg1kg水从水从1 1状态被加热到状态被加热到2 2状态所吸收的热量状态所吸收的热量:5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程第12页，共39页，编辑于2022年，星期日三三.水蒸汽的水蒸汽的p-vp-v图和图和T-sT-s图图C2010pvC1020Ts水蒸汽的水蒸汽的p-vp-v图和图和T-sT-s图图5.15.1水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程第13页，共39页，编辑于2022年，星
7、期日5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数 水及水蒸汽的参数计算中不必求其绝对值，仅水及水蒸汽的参数计算中不必求其绝对值，仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国际水蒸求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国际水蒸汽会议规定，水的三相点即汽会议规定，水的三相点即273.16K的液相水作为基的液相水作为基准点，规定其热力学能及熵为准点，规定其热力学能及熵为0，即对于，即对于t0=ttp=273K、p0=ptp=611.7Pa的饱和水有：的饱和水有：一.一.水与水蒸汽表水与水蒸汽表第14页，共39页，编辑于2022年，星期日二二.温度为温度为0.010.01o oC C、压力为、压力为
8、P P的过冷水的过冷水 忽略水的压缩性，即比体积忽略水的压缩性，即比体积v v不变，又温度不变，则不变，又温度不变，则:uo=u0=0,w=0 q=0 so=so=0,h0=uo+p0 v0=05.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数第15页，共39页，编辑于2022年，星期日三三.温度为温度为t t、压力为、压力为P P的未饱和水的未饱和水饱和水状态：饱和水状态：5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数第16页，共39页，编辑于2022年，星期日四四.压力为压力为P P的干饱和蒸汽的干饱和蒸汽五五.压力为压力为p p的湿饱和蒸汽的湿饱和蒸汽5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸
9、汽的状态参数第17页，共39页，编辑于2022年，星期日六六.压力为压力为P P的过热蒸汽的过热蒸汽 过热度过热度：t ts5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数第18页，共39页，编辑于2022年，星期日7 74 4水蒸汽表和图水蒸汽表和图 水与水蒸汽的状态参数水与水蒸汽的状态参数p、v、t、h、s均可从水蒸汽均可从水蒸汽图表中查到，图表中没有的参数，可根据参数间的图表中查到，图表中没有的参数，可根据参数间的一般关系计算得到，如一般关系计算得到，如u 按按 u=h-pv 计算。计算。热力学性质表很简单，它是把热力学性质以一一对热力学性质表很简单，它是把热力学性质以一一对应的表格形式
10、表示出来，其特点表现在：应的表格形式表示出来，其特点表现在：对确定点数对确定点数据准确，但对非确定点需要内插计算，一般用直线内插。据准确，但对非确定点需要内插计算，一般用直线内插。5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数第19页，共39页，编辑于2022年，星期日内插法介绍内插法介绍1 12 2已知已知求求由图可看出由图可看出两三角形相似，对应边成比例两三角形相似，对应边成比例。整理得整理得所以所以有有5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数第20页，共39页，编辑于2022年，星期日 已知（已知（p,tp,t）,判断水或蒸汽所处的状态判断水或蒸汽所处的状态 查饱和表得已知压力
11、（或温度）下的饱和温度查饱和表得已知压力（或温度）下的饱和温度t ts s(p p)（或饱和压力（或饱和压力p ps s(t t)）：）：在湿蒸汽区，在湿蒸汽区，p p、t t不是两个独立的变量，因此不能由不是两个独立的变量，因此不能由p p、t t确定状态点。确定状态点。5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数第21页，共39页，编辑于2022年，星期日 已知已知p p（或（或t t）及某一比参数）及某一比参数y y（v v或或s s或或h h）,判断水或判断水或蒸汽所处的状态蒸汽所处的状态查饱和表得已知压力（或温度）下的查饱和表得已知压力（或温度）下的yy、y”y”：在湿蒸汽区干度
12、及其它参数的的计算：在湿蒸汽区干度及其它参数的的计算：5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数第22页，共39页，编辑于2022年，星期日xpvThsx水蒸汽的水蒸汽的h-s图图5.2 5.2 水蒸汽的状态参数水蒸汽的状态参数第23页，共39页，编辑于2022年，星期日5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程一一.水蒸汽基本过程水蒸汽基本过程二二.水蒸汽基本公式水蒸汽基本公式定容、定压、定温及定熵四种定容、定压、定温及定熵四种第24页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸汽的定压过程水蒸汽的定压过程342pv1工程中的设备工程中的设备:锅炉、换热器锅炉、换热器过程特点
13、过程特点:p=:p=定值定值过程在图中表示过程在图中表示5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程第25页，共39页，编辑于2022年，星期日2Tshs2h2h1134143T-s 图和图和h-s图中的表示图中的表示s1s25.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程第26页，共39页，编辑于2022年，星期日能量转换计算能量转换计算wt=0 q=h 举例：举例：锅炉中，水从锅炉中，水从30、4MPa,定压加热到定压加热到450。ts(4MPa)=250.33q=h2-h15.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程第27页，共39页，编辑于2022年，星
14、期日水蒸汽的绝热过程水蒸汽的绝热过程p12pvp2工程中的设备：汽轮机工程中的设备：汽轮机12过程特点过程特点:q=0:q=0过程在图中表示过程在图中表示5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程第28页，共39页，编辑于2022年，星期日212Tsp1p2hsp1p221h1h2h22T-s T-s 图和图和h-sh-s图中的表示图中的表示5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程第29页，共39页，编辑于2022年，星期日能量转换计算能量转换计算q q=0 0212Ts不可逆过程：不可逆过程：可逆过程：可逆过程：p1p25.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽
15、的基本热力过程第30页，共39页，编辑于2022年，星期日hsp1p221h1h2h22汽轮机内效率汽轮机内效率 5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程第31页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸汽的定温过程水蒸汽的定温过程pv实际设备中很少见实际设备中很少见TCTcT远离饱和线，远离饱和线，接近于理想气接近于理想气体体.5.3 5.3 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程第32页，共39页，编辑于2022年，星期日 水蒸汽的定温过程水蒸汽的定温过程12Tshs12可逆过程：可逆过程：第33页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸汽的定容过程水蒸汽的定容过程实际设备
16、中不常见实际设备中不常见12pv第34页，共39页，编辑于2022年，星期日1TshspT212 vpv第35页，共39页，编辑于2022年，星期日例题例题 过热蒸汽由初态过热蒸汽由初态p p=2MPa=2MPa、t t=300=300绝热膨胀到绝热膨胀到 p p2 2=kPa=0.004MPakPa=0.004MPa，求此过程中每，求此过程中每kgkg蒸汽所作蒸汽所作 的功及每的功及每kgkg蒸汽膨胀终态蒸汽的干度。蒸汽膨胀终态蒸汽的干度。解解h h h h1 1 1 1=3025kJ/kg,=3025kJ/kg,x x2 20.7860.786每每每每kgkg 蒸汽所作的功蒸汽所作的功 查
17、图法查图法从从 h-s h-s 图上查得图上查得h h2 22035kJ/kg2035kJ/kg,1 12 2h hs sh h1 1h h2 2x x2 2p p2 2p p1 1t t1 1第36页，共39页，编辑于2022年，星期日 查表法查表法由由 p p=2MPa=2MPa、t t=300=300，从水蒸气表，从水蒸气表中查得中查得h h=3022.6kJ/kg=3022.6kJ/kg、s s=6.6748kJ/(kg.K)=6.6748kJ/(kg.K)当当 p p2 2=0.004MPa=0.004MPa 时时p p1 11 12 2h hs sh h1 1h h2 2x x2 2p p2 2t t1 1干干 度度 因因 s s2 2=s s1 1，则则第37页，共39页，编辑于2022年，星期日出口焓出口焓1kg 1kg 蒸汽所作的功蒸汽所作的功第38页，共39页，编辑于2022年，星期日完第39页，共39页，编辑于2022年，星期日