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1、工程热第七章第一页，讲稿共十六页哦2 二二.饱和状态饱和状态(Saturatedstate)当汽化速度当汽化速度=液化速度时，系统液化速度时，系统处于处于动态平衡动态平衡，宏观上气、液两相，宏观上气、液两相保持一定的相对数量保持一定的相对数量饱和状态饱和状态。饱和状态的温度饱和状态的温度饱和温度，饱和温度，ts(Ts)饱和状态的压力饱和状态的压力饱和压力，饱和压力，ps 加热，使温度升高如加热，使温度升高如t，并保持定，并保持定值，系统建立新的动态平衡。与之值，系统建立新的动态平衡。与之对应，对应，p变成变成ps。所以所以一一对应，只有一个独立变量，即一一对应，只有一个独立变量，即第二页，讲稿
2、共十六页哦3 几个名词：几个名词：饱和液饱和液(saturatedliquid)处于饱和状态的液体：处于饱和状态的液体：t=ts使未饱和液达饱和状态的途径：使未饱和液达饱和状态的途径：干饱和蒸汽干饱和蒸汽(dry-saturatedvapor;dryvapor)处于饱和状态的蒸汽：处于饱和状态的蒸汽：t=ts 未饱和液未饱和液(unsaturatedliquid)温度低于所处压力下饱和温度的液体：温度低于所处压力下饱和温度的液体：tts,tts=d称称过热度过热度(degreeofsuperheat)。湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽(wet-saturatedvapor;wetvapor)饱和液和干饱和
3、蒸汽的混合物：饱和液和干饱和蒸汽的混合物：t=ts第三页，讲稿共十六页哦饱和温度、饱和压力以及饱和蒸气的比体积和饱和液体的比体积饱和温度、饱和压力以及饱和蒸气的比体积和饱和液体的比体积具有对应关系。具有对应关系。温度温度饱和压力饱和压力，饱和蒸气比体积，饱和蒸气比体积、饱和液体比体积、饱和液体比体积。反之亦反。反之亦反。第四页，讲稿共十六页哦水的状态变化在水的状态变化在p-T图上的表示图上的表示 c点点临界点。临界点。cTtp线线气液两相转变的汽化曲线。气液两相转变的汽化曲线。曲线上每一点对应一个饱和状态，线上温度曲线上每一点对应一个饱和状态，线上温度和压力表示相应的饱和温度及饱和压力。每一点
4、和压力表示相应的饱和温度及饱和压力。每一点可与其可与其p-v图上的饱和状态区域相对应。整个图上的饱和状态区域相对应。整个c cTtp线段则和整个气液两相转变的饱和区域相线段则和整个气液两相转变的饱和区域相对应。对应。Ttp点点实现气相和液相转变的最低点，实现气相和液相转变的最低点，也是出现固相物质直接转变为气相物质的也是出现固相物质直接转变为气相物质的升华现象的起始点。升华现象的起始点。在在Ttp点所对应的温度和压力下，气相、液相和固相三相共存而点所对应的温度和压力下，气相、液相和固相三相共存而处于平衡的状态，这种状态称为处于平衡的状态，这种状态称为三相点三相点。第五页，讲稿共十六页哦7-2水
5、的定压加热汽化过程水的定压加热汽化过程0.01tstststts a-b0.01未饱和水未饱和水ts饱和水饱和水。t，v。b-dts饱和水饱和水ts干饱和水蒸汽。饱和水蒸汽。v，t和和p均不变均不变。其间为汽液混合的湿饱和蒸汽。其间为汽液混合的湿饱和蒸汽。d-ets干饱和水蒸汽干饱和水蒸汽t过热过热水蒸汽。水蒸汽。t，v。过热度过热度D=t-ts第六页，讲稿共十六页哦 在某一温度下，饱和蒸气和饱和液体的在某一温度下，饱和蒸气和饱和液体的比体积相同，如比体积相同，如c c点所示。即饱和蒸气和饱点所示。即饱和蒸气和饱和液体的状态完全相同，这一状态称为和液体的状态完全相同，这一状态称为临界临界点点。
6、两条线两条线：饱和蒸气线或上界线饱和蒸气线或上界线-如图中的如图中的c-线；线；饱和水线或下界线饱和水线或下界线如图中的如图中的c-线。线。三个区域三个区域：过冷水区过冷水区湿蒸汽区湿蒸汽区过热蒸气区过热蒸气区五个状态：五个状态：过冷水、饱和水、湿饱和蒸汽、干过冷水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽。饱和蒸汽、过热蒸汽。湿蒸汽的干度湿蒸汽的干度x。第七页，讲稿共十六页哦7-3 水和水蒸汽的状态参数水和水蒸汽的状态参数一、零点的规定一、零点的规定工程中只需计算水蒸气工程中只需计算水蒸气u、h、s的变化量，因此可任选一个基准点。国的变化量，因此可任选一个基准点。国际会议规定，水蒸气热力性质
7、表和图以三相点状态的液相水为基准际会议规定，水蒸气热力性质表和图以三相点状态的液相水为基准点编制。水的三相点的参数为点编制。水的三相点的参数为 p0.611 7 kPa，v0.001 000 22 m3/kg T273.16K此状态下液相水的热力学能和熵被规定为零，即此状态下液相水的热力学能和熵被规定为零，即 u0.010 kJ/kg，s0.010 kJ/(kg K)而其焓值为而其焓值为 h0.01u0.01+pv 0 kJ/kg+0.611 2 kPa0.001 000 22 m3/kg 0.000 611 kJ/kg0 kJ/kg工程上视其为零。工程上视其为零。第八页，讲稿共十六页哦二、温
8、度为二、温度为0.01，压力为压力为p的过冷水的过冷水参数如下：参数如下：v00.001m3/kgu0=u00 kJ/kg s0=s00 kJ/(kg K)h 0=h00 kJ/kg w0 q=0 三、温度为三、温度为t、压力为、压力为p的饱和水的饱和水 h 0=h0+ql第九页，讲稿共十六页哦四、压力为四、压力为p的干饱和蒸汽的干饱和蒸汽汽化潜热：汽化潜热：=Ts(s-s)=h-h=(u-u)+p(v-v)比焓比焓:h=h+比热力学能比热力学能:u=h-pv比熵比熵:s=s+/Ts五、压力为五、压力为p的湿饱和蒸汽的湿饱和蒸汽干度干度x湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，即湿饱和蒸汽中干饱和蒸
9、汽的质量分数，即热力学能、焓、熵及容积可表示为：热力学能、焓、熵及容积可表示为：如已知湿饱和蒸汽干度如已知湿饱和蒸汽干度x，即可利用饱和水及干饱和蒸汽的，即可利用饱和水及干饱和蒸汽的状态参数，求得湿饱和蒸汽的相应状态参数的数值。状态参数，求得湿饱和蒸汽的相应状态参数的数值。湿蒸汽判据。湿蒸汽判据。第十页，讲稿共十六页哦六、压力为六、压力为p的过热蒸汽的过热蒸汽 过热度：过热度：t=t ts 过热蒸汽焓：过热蒸汽焓：h=h+qsup 比熵比熵过热蒸汽判据。过热蒸汽判据。第十一页，讲稿共十六页哦7-4水蒸气表和图水蒸气表和图 一、水蒸汽表一、水蒸汽表 水蒸气的热力性质表和相应的图线，提供了计算所需
10、的各种状态下水蒸气的热力性质表和相应的图线，提供了计算所需的各种状态下水蒸气参数的详尽数据。水蒸气参数的详尽数据。国国际际会会议议规规定定，水水蒸蒸气气热热力力性性质质表表和和图图以以三三相相点点状状态态的的液液相相水水为基准点编制。水的三相点的参数为为基准点编制。水的三相点的参数为p0.611 7 kPa，v0.001 000 22 m3/kgT273.16K此状态下液相水的热力学能和熵被规定为零，即此状态下液相水的热力学能和熵被规定为零，即u0.010 kJ/kg，s0.010 kJ/(kg K)而其焓值为而其焓值为 h0.01u0.01+pv 0 kJ/kg+0.611 2 kPa0.0
11、01 000 22 m3/kg 0.000 611 kJ/kg0 kJ/kg工程上视其为零。工程上视其为零。第十二页，讲稿共十六页哦二、二、T-s图图 分析水蒸气的相变图线可见，上、下界线表明分析水蒸气的相变图线可见，上、下界线表明了水汽化的始末界线，二者统称饱和曲线，它把了水汽化的始末界线，二者统称饱和曲线，它把T T-s s图分为三个区域，即液态区图分为三个区域，即液态区(下界线左侧下界线左侧)、湿蒸汽区湿蒸汽区(饱和曲线内饱和曲线内)、汽态区、汽态区(上界线右侧上界线右侧)。此外，图中还有定干度线、定压线、定此外，图中还有定干度线、定压线、定容线、定热力学能线。容线、定热力学能线。焓值的
12、计算：焓值的计算：h=u+pv三、三、h-s图图h-s图图上可直接读出焓值，便于求取焓变。上可直接读出焓值，便于求取焓变。h-s图的结构：图的结构：C临界点，临界点，x0线，线，x1线；线；定压线、定温线和定容线，在饱和区内还有定干度定压线、定温线和定容线，在饱和区内还有定干度线。线。第十三页，讲稿共十六页哦 定定压压线线在在h-s图图上上呈呈发发散散分分布布。由由Tdsdh-vdp可知，定压线在可知，定压线在h-s图上的斜率为图上的斜率为 饱饱和和区区内内定定压压线线为为一一簇簇斜斜率率不不同同的的直直线线。在在过过热热区区，随着温度的增高，定压线趋于陡峭。随着温度的增高，定压线趋于陡峭。定
13、温线定温线饱和区内与定压线重合；在过热区与定压线自上界线处饱和区内与定压线重合；在过热区与定压线自上界线处分开后逐渐趋于平坦。即分开后逐渐趋于平坦。即p蒸汽性质趋近理想气体。蒸汽性质趋近理想气体。定容线定容线走向与定压线相同，但比定压线稍陡走向与定压线相同，但比定压线稍陡(图中虚线图中虚线)。定干度线定干度线一组干度等于常数的曲线。一组干度等于常数的曲线。x0.5的的区区域域图图线线过过密密，工工程程中中也也不不经经常常使使用用这这部部分分数数据据，所所以以通通常所用的常所用的h-s图线中不包括这一区域。图线中不包括这一区域。第十四页，讲稿共十六页哦7-5水蒸气的基本过程水蒸气的基本过程 分析
14、水蒸气热力过程的分析水蒸气热力过程的目的目的确定过程的能量转换关系，包括确定过程的能量转换关系，包括w、q以及以及u和和h等。因此，需确定状态参数的变化。等。因此，需确定状态参数的变化。确定过程的能量转换关系的依据为热力学第一、二定律：确定过程的能量转换关系的依据为热力学第一、二定律：可用水蒸气表及图可用水蒸气表及图，依照过程的特点来确定各状态的参数依照过程的特点来确定各状态的参数。一、一、定容过程定容过程 v1=v2,于是可得：于是可得：第十五页，讲稿共十六页哦 二、二、定压过程定压过程 p1=p2,于是可得：于是可得：三、三、定温过程定温过程 T1=T2,于是可得：于是可得：四、四、定熵过程定熵过程 s1=s2,于是可得：于是可得：第十六页，讲稿共十六页哦