热工与流体力学基础-第5章ppt课件.ppt

认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第五章第五章 水蒸气和蒸汽动力循环水蒸气和蒸汽动力循环12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目学习导引学习导引 本章介绍了水蒸气的定压发生过程，水蒸气本章介绍了水蒸气的定压发生过程，水蒸气本章介绍了水蒸气的定压发生过程，水蒸气本章介绍了水蒸气的定压发生过程，水蒸气图表及其应用，蒸汽动力循环的系统组成、工作图表及其应用，蒸汽动力循环的系统组成、工作图表及其应用，蒸汽动力循环的系统组成、工作图表及其应用，蒸汽动力循环的系统组成、工作原理及循环在原理及循环在原理及循环在原理及循环在T T-s s图上的表示方法。图上的表示方法。图上的表示方法。图上的表示方法。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目学习要求学习要求 1.1.掌握有关蒸汽的各种术语及其意义。如：汽化、凝结、饱和状掌握有关蒸汽的各种术语及其意义。如：汽化、凝结、饱和状掌握有关蒸汽的各种术语及其意义。如：汽化、凝结、饱和状掌握有关蒸汽的各种术语及其意义。如：汽化、凝结、饱和状态、未饱和液体、饱和液体、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽、干度态、未饱和液体、饱和液体、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽、干度态、未饱和液体、饱和液体、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽、干度态、未饱和液体、饱和液体、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽、干度等概念及不同蒸汽状态的特征和关系。等概念及不同蒸汽状态的特征和关系。等概念及不同蒸汽状态的特征和关系。等概念及不同蒸汽状态的特征和关系。2.2.了解蒸汽定压发生过程及其在了解蒸汽定压发生过程及其在了解蒸汽定压发生过程及其在了解蒸汽定压发生过程及其在p p-v v图与图与图与图与T T-s s图上的一点、二线、图上的一点、二线、图上的一点、二线、图上的一点、二线、三区和五态。三区和五态。三区和五态。三区和五态。3.3.了解水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查出水蒸气了解水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查出水蒸气了解水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查出水蒸气了解水蒸气图表的结构，能够熟练利用水蒸气图表查出水蒸气状态参数。状态参数。状态参数。状态参数。4.4.掌握水蒸气基本热力过程的特点和热量、功量、热力学能的计掌握水蒸气基本热力过程的特点和热量、功量、热力学能的计掌握水蒸气基本热力过程的特点和热量、功量、热力学能的计掌握水蒸气基本热力过程的特点和热量、功量、热力学能的计算。算。算。算。5.5.掌握朗肯循环的基本装置、热力过程及热效率，了解蒸汽参数掌握朗肯循环的基本装置、热力过程及热效率，了解蒸汽参数掌握朗肯循环的基本装置、热力过程及热效率，了解蒸汽参数掌握朗肯循环的基本装置、热力过程及热效率，了解蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响。对朗肯循环热效率的影响。对朗肯循环热效率的影响。对朗肯循环热效率的影响。6.6.了解再热循环和回热循环的基本装置、热力过程及热效率，了了解再热循环和回热循环的基本装置、热力过程及热效率，了了解再热循环和回热循环的基本装置、热力过程及热效率，了了解再热循环和回热循环的基本装置、热力过程及热效率，了解热电合供循环的基本思想和经济性指标。解热电合供循环的基本思想和经济性指标。解热电合供循环的基本思想和经济性指标。解热电合供循环的基本思想和经济性指标。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目本章难点本章难点 1.1.本章的基本概念较多，也比较抽象，较难理解。本章的基本概念较多，也比较抽象，较难理解。本章的基本概念较多，也比较抽象，较难理解。本章的基本概念较多，也比较抽象，较难理解。学习中应反复深入地思考，正确理解这些概念的物理学习中应反复深入地思考，正确理解这些概念的物理学习中应反复深入地思考，正确理解这些概念的物理学习中应反复深入地思考，正确理解这些概念的物理意义，找出其间有机的联系，并在应用中加深理解。意义，找出其间有机的联系，并在应用中加深理解。意义，找出其间有机的联系，并在应用中加深理解。意义，找出其间有机的联系，并在应用中加深理解。2.2.熟练利用水蒸气图表进行相关工程计算在初始阶熟练利用水蒸气图表进行相关工程计算在初始阶熟练利用水蒸气图表进行相关工程计算在初始阶熟练利用水蒸气图表进行相关工程计算在初始阶段会有一定难度，应结合例题与习题加强练习。段会有一定难度，应结合例题与习题加强练习。段会有一定难度，应结合例题与习题加强练习。段会有一定难度，应结合例题与习题加强练习。3.3.朗肯循环的热效率计算有一定难度，分析蒸汽参朗肯循环的热效率计算有一定难度，分析蒸汽参朗肯循环的热效率计算有一定难度，分析蒸汽参朗肯循环的热效率计算有一定难度，分析蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响，以及提高其热效率的方数对朗肯循环热效率的影响，以及提高其热效率的方数对朗肯循环热效率的影响，以及提高其热效率的方数对朗肯循环热效率的影响，以及提高其热效率的方法理解起来也有一定难度。法理解起来也有一定难度。法理解起来也有一定难度。法理解起来也有一定难度。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目气态工质气态工质气态工质气态工质气体气体气体气体蒸汽蒸汽蒸汽蒸汽远远远远离离离离液液液液态态态态，一一一一般般般般可可可可作作作作为为为为理理理理想想想想气气气气体体体体处处处处理理理理，如空气、燃气。如空气、燃气。如空气、燃气。如空气、燃气。刚刚刚刚脱脱脱脱离离离离或或或或接接接接近近近近液液液液态态态态，一一一一般般般般不不不不能能能能作作作作为为为为理理理理想想想想气气气气体体体体处处处处理理理理，如如如如水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气、制制制制冷冷冷冷剂剂剂剂蒸蒸蒸蒸气气气气等等等等 。水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气具具具具有有有有良良良良好好好好的的的的热热热热力力力力性性性性质质质质，来来来来源源源源丰丰丰丰富富富富，易易易易于于于于获获获获得得得得，比比比比热热热热容容容容大大大大，传传传传热热热热性性性性能能能能好好好好，且且且且无无无无毒毒毒毒无无无无味味味味、无无无无污污污污染染染染，在热力工程中的使用极为广泛。在热力工程中的使用极为广泛。在热力工程中的使用极为广泛。在热力工程中的使用极为广泛。第一节第一节 水蒸气的定压发生过程水蒸气的定压发生过程如水蒸气在热电厂和如水蒸气在热电厂和如水蒸气在热电厂和如水蒸气在热电厂和空调工程中的空调工程中的空调工程中的空调工程中的 应用应用应用应用12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目蒸发蒸发蒸发蒸发 沸腾沸腾沸腾沸腾 在在在在任任任任何何何何温温温温度度度度条条条条件件件件下下下下发发发发生生生生在在在在液液液液体体体体表表表表面面面面的的的的汽汽汽汽化化化化过过过过程程程程。温温温温度度度度越越越越高高高高，蒸蒸蒸蒸发发发发表表表表面面面面积积积积越越越越大大大大，蒸蒸蒸蒸发发发发越强烈。越强烈。越强烈。越强烈。在在在在一一一一定定定定温温温温度度度度（沸沸沸沸点点点点）下下下下，液液液液体体体体内内内内部部部部和和和和表表表表面面面面同同同同时时时时发发发发生生生生的的的的剧剧剧剧烈烈烈烈汽汽汽汽化化化化过过过过程程程程。沸沸沸沸腾腾腾腾可可可可通通通通过过过过加加加加热热热热或或或或减减减减压压压压的的的的方方方方法法法法实实实实现现现现。相相相相同同同同压压压压力力力力下下下下，不不不不同同同同的液体沸点不同。的液体沸点不同。的液体沸点不同。的液体沸点不同。一、基本概念一、基本概念如湿衣服的晾干如湿衣服的晾干如湿衣服的晾干如湿衣服的晾干 蒸汽是由液体汽化而产生的。蒸汽是由液体汽化而产生的。蒸汽是由液体汽化而产生的。蒸汽是由液体汽化而产生的。1.汽化汽化液体开始沸腾的温液体开始沸腾的温液体开始沸腾的温液体开始沸腾的温度度度度 如在如在如在如在0.1MPa0.1MPa时，水的沸点为时，水的沸点为时，水的沸点为时，水的沸点为99.63499.634，氨的沸点为，氨的沸点为，氨的沸点为，氨的沸点为-32-32 汽化过程是吸热过程。汽化过程是吸热过程。物质由液态转变为气态的过程称为汽化。物质由液态转变为气态的过程称为汽化。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2.凝结凝结物质由气态转变为液态的过程称为凝结。物质由气态转变为液态的过程称为凝结。基本概念基本概念液态物质液态物质(放热放热)凝结凝结 (吸热吸热)汽化汽化 气态物质气态物质 汽相空间蒸汽分子越多，蒸汽压力越大，凝结速度汽相空间蒸汽分子越多，蒸汽压力越大，凝结速度越快。越快。如水蒸汽冷凝为如水蒸汽冷凝为如水蒸汽冷凝为如水蒸汽冷凝为水水水水 同压力下蒸汽的凝结同压力下蒸汽的凝结同压力下蒸汽的凝结同压力下蒸汽的凝结温度与液体的沸点相温度与液体的沸点相温度与液体的沸点相温度与液体的沸点相等等等等12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目饱和压力饱和压力饱和压力饱和压力p ps s饱和温度饱和温度饱和温度饱和温度t ts s如水蒸气：如水蒸气：如水蒸气：如水蒸气：p ps s0.101325 MPa0.101325 MPa，t ts s=100 =100 CC3.饱和状态饱和状态 液面上蒸气空间中的液面上蒸气空间中的液面上蒸气空间中的液面上蒸气空间中的蒸气蒸气蒸气蒸气和和和和液体液体液体液体两相达到两相达到两相达到两相达到动态平衡动态平衡的状态就称为的状态就称为饱和状态饱和状态。基本概念基本概念饱和蒸汽饱和蒸汽 饱和液体饱和液体 在饱和状态下在饱和状态下,有有:饱和温度和饱和压力一一对应。饱和温度和饱和压力一一对应。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目4.干度干度饱和液体和饱和蒸汽的混合物称为饱和液体和饱和蒸汽的混合物称为饱和液体和饱和蒸汽的混合物称为饱和液体和饱和蒸汽的混合物称为湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽，简，简，简，简称为称为称为称为湿蒸汽湿蒸汽湿蒸汽湿蒸汽。相应地，不含有饱和液体的饱和蒸汽。相应地，不含有饱和液体的饱和蒸汽。相应地，不含有饱和液体的饱和蒸汽。相应地，不含有饱和液体的饱和蒸汽称为称为称为称为干饱和蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽，简称，简称，简称，简称干蒸汽干蒸汽干蒸汽干蒸汽。为了确定湿蒸汽中。为了确定湿蒸汽中。为了确定湿蒸汽中。为了确定湿蒸汽中所含饱和液体和饱和蒸汽的量，或确定湿蒸汽的状所含饱和液体和饱和蒸汽的量，或确定湿蒸汽的状所含饱和液体和饱和蒸汽的量，或确定湿蒸汽的状所含饱和液体和饱和蒸汽的量，或确定湿蒸汽的状态，必须引入湿蒸汽特有的重要参数，即态，必须引入湿蒸汽特有的重要参数，即态，必须引入湿蒸汽特有的重要参数，即态，必须引入湿蒸汽特有的重要参数，即干度干度干度干度x x。基本概念基本概念 单位质量单位质量单位质量单位质量湿蒸汽湿蒸汽湿蒸汽湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量称中所含饱和蒸汽的质量称中所含饱和蒸汽的质量称中所含饱和蒸汽的质量称为湿蒸汽的为湿蒸汽的为湿蒸汽的为湿蒸汽的干度干度干度干度。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目基本概念基本概念干度干度x的取值范围为的取值范围为01。x 0，饱和液体饱和液体0 x 1，湿湿(饱和饱和)蒸汽蒸汽x 1，干饱和蒸汽干饱和蒸汽 引入干度引入干度x可确定湿蒸汽中所含饱和液体和饱和蒸汽的可确定湿蒸汽中所含饱和液体和饱和蒸汽的 量，或确定湿蒸汽的状态。量，或确定湿蒸汽的状态。m mv v-湿蒸气中干饱和蒸气的质量湿蒸气中干饱和蒸气的质量湿蒸气中干饱和蒸气的质量湿蒸气中干饱和蒸气的质量 m mw w-湿蒸气中饱和液体的质量湿蒸气中饱和液体的质量湿蒸气中饱和液体的质量湿蒸气中饱和液体的质量 12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目二、水蒸气定压发生过程的二、水蒸气定压发生过程的三个阶段三个阶段和和五种状态五种状态 ptts v ptts v0 pts v pts vx pts v 未饱和水未饱和水未饱和水未饱和水a 饱和水饱和水饱和水饱和水b 湿湿湿湿(饱和饱和饱和饱和)蒸气蒸气蒸气蒸气c 干饱和蒸气干饱和蒸气干饱和蒸气干饱和蒸气d 过热蒸气过热蒸气过热蒸气过热蒸气e汽化潜热汽化潜热汽化潜热汽化潜热 J/kgJ/kg过热度过热度过热度过热度过冷度过冷度过冷度过冷度预热阶段预热阶段 汽化阶段汽化阶段 过热阶段过热阶段 凝结潜热凝结潜热凝结潜热凝结潜热 同工质同温度下同工质同温度下同工质同温度下同工质同温度下12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目三、水蒸气三、水蒸气定压发生过程在定压发生过程在p-v图和图和T-s图上的表示图上的表示 水的临界状态水的临界状态水的临界状态水的临界状态p pc c 22.064MPa22.064MPa t tc c 373.99373.99v vc c 0.003106m0.003106m3 3/kg/kg 临界点临界点C饱和水线饱和水线 (x 0)、饱和蒸汽线饱和蒸汽线(x 1）末饱和水区、汽液两相共存区、过热蒸汽区末饱和水区、汽液两相共存区、过热蒸汽区末饱和水、饱和水、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽末饱和水、饱和水、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽 一点一点二线二线三区三区五态五态 在临界点在临界点C汽液两相差异完全消失，汽液相变将在瞬间完成。汽液两相差异完全消失，汽液相变将在瞬间完成。在临界温度以上不能用压缩的方法使蒸汽液化。在临界温度以上不能用压缩的方法使蒸汽液化。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 例例5-1 10kg水处于水处于0.1MPa下时饱和温度下时饱和温度ts 99.634，当压力不变时，（当压力不变时，（1）若其温度变为）若其温度变为120处于何种状态？处于何种状态？（2）若测得）若测得10kg工质中含蒸汽工质中含蒸汽4kg，含水，含水6kg则又处于何种则又处于何种状态？此时的温度与干度应为多少？状态？此时的温度与干度应为多少？解：解：（1）因）因t 120，ts99.634，tts，此时处于过，此时处于过热蒸汽状态。其过热度为：热蒸汽状态。其过热度为：ts t ts 120 99.634 20.366（）（2）10kg工质中既含有蒸汽又含有水，处于汽、液共存状工质中既含有蒸汽又含有水，处于汽、液共存状态，为湿蒸汽，其温度为饱和温度态，为湿蒸汽，其温度为饱和温度t ts 99.634，其干度为，其干度为 12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第二节第二节 水蒸气表和图水蒸气表和图工程上将水基准点的工程上将水基准点的焓视为零已足够精确焓视为零已足够精确 水蒸气不同于理想气体，其参数通过实验和分析的方法求得，水蒸气不同于理想气体，其参数通过实验和分析的方法求得，将将将将不同温度和不压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过热蒸汽的不同温度和不压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过热蒸汽的不同温度和不压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过热蒸汽的不同温度和不压力下的未饱和水、饱和水、干饱和蒸汽和过热蒸汽的状态参数状态参数状态参数状态参数列成数据表或绘成线算图，以供工程计算查用。列成数据表或绘成线算图，以供工程计算查用。一、零点的规定一、零点的规定 水蒸气图表选定水蒸气图表选定水的三相点水的三相点（即（即273.16K的液相水）的液相水）作为基准点，规定在该点的液相水的作为基准点，规定在该点的液相水的u、s值为零值为零,此时有此时有t00.01 C，p0611.659Pa，v 00.001000213k，u 0=0kJ/kg；s 0=0kJ/（kg K）0 u 0 p0 v 0 0.611Jkg0 kJkg 制冷剂蒸气图表常将制冷剂蒸气图表常将零点规定于零点规定于0以下以下12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目二、水和水蒸气表二、水和水蒸气表饱和水与饱和蒸汽表饱和水与饱和蒸汽表 未饱和水与过热蒸汽表未饱和水与过热蒸汽表未饱和水与过热蒸汽表未饱和水与过热蒸汽表（附表附表6）按温度排列（按温度排列（附表附表4）按压力排列（按压力排列（附表附表5）湿蒸汽参数的确定湿蒸汽参数的确定:参数右上角加参数右上角加“”表示表示饱和液饱和液体体参数，加参数，加“”表示表示饱和蒸汽饱和蒸汽参数参数注意单位注意单位注意单位注意单位注意粗黑线注意粗黑线注意粗黑线注意粗黑线p ps，t ts 12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目u u可通过可通过可通过可通过u u h h pvpv求得求得求得求得 表中未列出的参数用线性插值法求得表中未列出的参数用线性插值法求得表中未列出的参数用线性插值法求得表中未列出的参数用线性插值法求得 12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 例例5-2 试判断下列情况下水处于什么状态，并确定其它试判断下列情况下水处于什么状态，并确定其它各参数的值。（各参数的值。（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：解：（1）查附表）查附表5，p 0.1MPa，ts 99.634。而。而tts，故第一种情况为未饱和水状态。查附表故第一种情况为未饱和水状态。查附表6，当，当p 0.1MPa，t 50时用线性插值法求得未饱和水的其它参数为时用线性插值法求得未饱和水的其它参数为v 0.00101245m3/kg，h 209.405kJ/kg，s 0.70175kJ/（kg K），），u h pv 209.405 0.1 103 0.00101245 209.304（kJ/kg）12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 （2）查附表）查附表5，p 0.5MPa，ts 151.867，而，而tts，故，故第二种情况为过热水蒸气状态。查附表第二种情况为过热水蒸气状态。查附表6，当，当p 0.5MPa，t 200时，过热水蒸气的其它参数为时，过热水蒸气的其它参数为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）查附表5，当，当p 0.8MPa时，时，v 0.0011148m3/kg，v0.24037m3/kg；h 721.2kJ/kg，h2768.86kJ/kg；s 2.0464kJ/（kg K），），s6.6625kJ/（kg K）因为因为v 0.22m3/kg，介于饱和水与干饱和水蒸气之间，介于饱和水与干饱和水蒸气之间，即即 v vv，故第三种情况为湿蒸汽状态。故第三种情况为湿蒸汽状态。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目由式由式 可得干度可得干度该状态下的其它参数为该状态下的其它参数为 tx ts 170.444 hx h+x（hh）721.2+0.915（2768.68 721.2）2594.64（kJ/kg）sx s+x（ss）2.0464+0.915（6.6625 2.0464）6.2701kJ/（kg K）ux hx pvx 2594.64 0.8 103 0.22 2418.64（kJ/kg）（4）查附表）查附表5，p 1MPa，ts 179.916，t ts。故第。故第四四种情况是饱和状态，但无法确定是饱和水，干饱和水蒸种情况是饱和状态，但无法确定是饱和水，干饱和水蒸气还是湿蒸汽，其余参数也无法确定。气还是湿蒸汽，其余参数也无法确定。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目三、水蒸气的焓熵图三、水蒸气的焓熵图欲获得水蒸汽的状态参数欲获得水蒸汽的状态参数,可查可查 水蒸气表水蒸气表 水蒸气的焓熵图水蒸气的焓熵图(莫里尔图莫里尔图)方便、直观方便、直观,但不够精确但不够精确精确度高精确度高,但往往不但往往不太方便、且不直观太方便、且不直观12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 h h-s s图图图图上上上上的的的的一一一一条条条条线线线线表表表表示示示示一一一一个个个个确确确确定定定定的的的的热热热热力力力力过过过过程程程程，查查查查取取取取初初初初、终终终终态态态态的的的的参参参参数数数数值值值值，就就就就可可可可对对对对该该该该过过过过程进行程进行程进行程进行热工计算热工计算热工计算热工计算。水蒸气的焓熵图水蒸气的焓熵图 定温线定温线定温线定温线t t 临界点临界点临界点临界点C C 下下下下界界界界线线线线（x x 0 0）上上上上界界界界线线线线（x x 1 1）定压线定压线定压线定压线p p 定比体积线定比体积线定比体积线定比体积线v v 定干度线定干度线定干度线定干度线x x 定焓线定焓线h 定熵线定熵线s 工程上常用蒸汽为图工程上常用蒸汽为图中方框部分中方框部分(附图附图1)湿蒸汽区的定压湿蒸汽区的定压湿蒸汽区的定压湿蒸汽区的定压线就是定温线线就是定温线线就是定温线线就是定温线12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目四、水蒸气的基本热力过程四、水蒸气的基本热力过程水蒸气的热力过程分析计算水蒸气的热力过程分析计算步骤步骤：（1）根据已知初态的两个独立参数，在图上（或水蒸气）根据已知初态的两个独立参数，在图上（或水蒸气表上）找到代表初态的点，并查出其它初态参数值。表上）找到代表初态的点，并查出其它初态参数值。（2）根据过程条件（沿定压线、定容线、定温线、定熵）根据过程条件（沿定压线、定容线、定温线、定熵线）和终态的一个参数值。找到终态的点，并查出终态的其线）和终态的一个参数值。找到终态的点，并查出终态的其它参数值（见图它参数值（见图5-4）。）。（3）根据已求的初、终态参数，应用热力学第一和第二）根据已求的初、终态参数，应用热力学第一和第二定律等基本方程计算工质与外界传递的能量，即定律等基本方程计算工质与外界传递的能量，即q，w等。等。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.定压过程定压过程工程计算中最常遇到工程计算中最常遇到.如水在锅炉中如水在锅炉中吸热形成水蒸气的过程吸热形成水蒸气的过程;水蒸气通过水蒸气通过各种换热器进行热交换的过程各种换热器进行热交换的过程忽略流动阻力忽略流动阻力等不可逆因素等不可逆因素或或 12:定压吸热膨胀升温定压吸热膨胀升温21:定压放热被压缩降温定压放热被压缩降温12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目2.定容过程定容过程12过程过程:定容吸热升压升温，定容吸热升压升温，吸收的热量全部转化为热力学能吸收的热量全部转化为热力学能 12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目3.定温过程定温过程12过程过程:定温膨胀定温膨胀;蒸汽状态由湿蒸汽变为干蒸汽状态由湿蒸汽变为干饱和蒸汽饱和蒸汽,再变为过热蒸汽再变为过热蒸汽12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目4.绝热过程绝热过程忽略散热及忽略散热及不可逆因素不可逆因素 对过热蒸汽，经绝热对过热蒸汽，经绝热膨胀，过热度减小，膨胀，过热度减小，变为干饱和蒸汽。若变为干饱和蒸汽。若继续膨胀，则变为湿继续膨胀，则变为湿蒸汽，同时干度会随蒸汽，同时干度会随之减小。之减小。工程计算中最常遇到工程计算中最常遇到.如水蒸气如水蒸气通过汽轮机膨胀而对外作功；又通过汽轮机膨胀而对外作功；又如水蒸气通过喷管的过程等如水蒸气通过喷管的过程等 12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 例例5-3 水蒸气在水蒸气在0.2MPa压力下从压力下从150定压加热到定压加热到250，试求，试求1kg水蒸气的吸热量、所作的膨胀功及热力学能增量。水蒸气的吸热量、所作的膨胀功及热力学能增量。解：解：在在h-s图上，由图上，由p 0.2MPa的定压线与的定压线与t1 150的定温的定温线相交得初状态点线相交得初状态点1，与，与t2 250的定温线相交得终状态点的定温线相交得终状态点2，如图如图5-6所示。查得所示。查得 h1=2772kJ/kg，v1=1m3/kg h2=2973kJ/kg，v2=1.22m3/kg吸热量吸热量 （kJ/kg）膨胀功膨胀功 （kJ/kg）热力学能增量热力学能增量 （kJ/kg）12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 例例5-4 水蒸气由压力水蒸气由压力p1 1MPa，温度，温度t1 300，可逆绝热，可逆绝热膨胀至膨胀至0.1MPa，试求，试求1kg水蒸气所作的膨胀功和技术功。（分水蒸气所作的膨胀功和技术功。（分别用别用h-s图和水蒸气表计算）图和水蒸气表计算）解：解：（1）用）用h-s图计算在图计算在h-s图上，由图上，由p1 1MPa的定压的定压线与线与t1 300的定温线相交得点的定温线相交得点1，如图，如图5-4（d）所示。查得）所示。查得 h1 3050kJ/kg，v1 0.26m3/kg并求得并求得 u1 h1 p1v1 3050 1 103 0.26 2790（kJ/kg）过点过点1作定熵线与作定熵线与p2 0.1MPa的定压线相交得点的定压线相交得点2，查得，查得 h2 2590kJ/kg，v2 1.65m3/kg求得求得 u2 h2 p2v2 2590 0.1 103 1.65 2425（kJ/kg）故膨胀功和技术功为故膨胀功和技术功为 （kJ/kg）（kJ/kg）12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目（2 2）用蒸气表计算）用蒸气表计算 根据根据p1 1 1 1MPa、t1 1 300300，查附表，查附表6 6未未饱和水和过热蒸汽表，得饱和水和过热蒸汽表，得 h1 1 3050.43050.4 kJ/kg，v1 1 0.257930.25793m3 3/kg，s1 1 7.12167.1216kJ/（kg K）所以所以 u1 1 h1 1 p1 1v1 1 3050.4 1 1 10103 3 0.25793 2792.5（kJ/kg）根据终压根据终压p2 2 0.10.1MPa，查，查附表附表5 5按压力排列的饱和水与饱和按压力排列的饱和水与饱和水蒸气水蒸气表，得表，得 ts s 99.634；v 0.00104320.0010432m3 3/kg，v 1.6943.6943m m3 3/kg；h 417.52417.52kJ/kg/kg，h 2675.142675.14kJ/kg/kg；s 1.30281.3028kJ/（kg K），），s 7.35897.3589kJ/（kg K）12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目故故 h2 2 h+x2 2(hh)417.52417.52+0.960.96(2675.142675.14 417.52)417.52)258 84.84.8（kJ/kg/kg）v v2 2 v+x2 2(vv)0.00104320.0010432+0.960.96(1.6943 0.0010432)0.0010432)1.6266.6266（m m3 3/kg）u u2 2 h2 2 pv2 2 2584.84 0.10.1 103 1.6266 2422.2（kJ/kg）故膨胀功和技术功为故膨胀功和技术功为（kJ/kg）（kJ/kg）因为因为s2 s1 7.1216kJ/（kg K），），s s2s，所以，所以状态状态2是湿蒸汽。先求是湿蒸汽。先求x2。根据。根据12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第三节第三节 蒸汽动力循环蒸汽动力循环 动力循环是将热能转变为机械能的循环。动力循环是将热能转变为机械能的循环。动力循环动力循环 蒸汽动力循环蒸汽动力循环 燃气动力循环燃气动力循环 以水蒸气为工质以水蒸气为工质 混合气体（也称混合气体（也称为燃气）为工质为燃气）为工质 一、朗肯循环及热效率一、朗肯循环及热效率 朗肯循环朗肯循环是在实际蒸汽动力循环的基础上经简化处理得是在实际蒸汽动力循环的基础上经简化处理得到的到的最简单、最基本最简单、最基本的的理想蒸汽动力循环理想蒸汽动力循环，是研究其它，是研究其它复杂的蒸汽动力循环的基础。复杂的蒸汽动力循环的基础。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 一般蒸汽动力装置主要设备包括四部分：一般蒸汽动力装置主要设备包括四部分：蒸汽锅炉、蒸汽锅炉、蒸汽轮机、凝汽器、水泵蒸汽轮机、凝汽器、水泵。图图5-7 朗肯循环朗肯循环 朗肯循环由四个过程组成。朗肯循环由四个过程组成。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目图图5-7 朗肯循环朗肯循环 12 绝热膨胀过程绝热膨胀过程 过热蒸汽在汽轮机中进行过热蒸汽在汽轮机中进行绝热膨胀并对外作功。膨绝热膨胀并对外作功。膨胀终了的状态胀终了的状态2为低压下为低压下的湿蒸汽，称为的湿蒸汽，称为乏汽乏汽。23 定压定温放热过程定压定温放热过程 乏汽在凝汽器中定压定温对冷却水放热凝结为乏汽在凝汽器中定压定温对冷却水放热凝结为饱和水饱和水。34绝热压缩过程绝热压缩过程 水在给水泵中被绝热压缩，压力提高，进入锅炉。水在给水泵中被绝热压缩，压力提高，进入锅炉。4561 定压加热过程定压加热过程 在锅炉中的水定压吸热，经预热过程在锅炉中的水定压吸热，经预热过程45，汽化过程，汽化过程56，过热过，过热过程程61最后成为过热蒸汽。最后成为过热蒸汽。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 在朗肯循环中，每千克蒸汽对外所作出的净功在朗肯循环中，每千克蒸汽对外所作出的净功w0应等于蒸汽流过汽轮应等于蒸汽流过汽轮机所作的功机所作的功ws,t与给水在给水泵内被绝热压缩所消耗的功与给水在给水泵内被绝热压缩所消耗的功ws,p之差。之差。根据稳定流动能量方程式根据稳定流动能量方程式ws,th1h2，ws,p=h4h3 w0（h1h2）（h4h3）锅炉（包括过热器）中每千克蒸汽的定压吸热量为锅炉（包括过热器）中每千克蒸汽的定压吸热量为 q1h1h4 凝汽器中，每千克蒸汽的定压放热量为凝汽器中，每千克蒸汽的定压放热量为 q2h2h3 均取其绝均取其绝对值对值 均取其绝均取其绝对值对值 12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目朗肯循环的热效率为朗肯循环的热效率为 由于给水泵消耗的功与汽轮机做的功相比甚小，一般情由于给水泵消耗的功与汽轮机做的功相比甚小，一般情况下可忽略不计，即况下可忽略不计，即h4 h3 0 12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目 实际上由于水的不可压缩性，经水泵压缩后水的温实际上由于水的不可压缩性，经水泵压缩后水的温度变化极小，在度变化极小，在T-s图上点图上点4 4与点与点3 3非常接近，水的定压加非常接近，水的定压加热过程线热过程线4545与下界线也非常接近。通常可认为点与下界线也非常接近。通常可认为点4 4与点与点3 3重合、朗肯循环在重合、朗肯循环在T-s图上可表示为图图上可表示为图5-75-7（b）中的）中的112356123561。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目二、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响二、蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响 朗肯循环热效率很低朗肯循环热效率很低，实际上大、中型蒸汽动力装置均不，实际上大、中型蒸汽动力装置均不直接采用朗肯循环，而是采用对朗肯循环加以改造后得到直接采用朗肯循环，而是采用对朗肯循环加以改造后得到的实用循环。这些实用循环所采取的改进措施，是根据朗的实用循环。这些实用循环所采取的改进措施，是根据朗肯循环热效率分析得到的，所以肯循环热效率分析得到的，所以研究蒸汽参数对朗肯循环研究蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响十分重要热效率的影响十分重要。蒸汽的初温和初压以及乏汽的终压确定后，整个朗肯循蒸汽的初温和初压以及乏汽的终压确定后，整个朗肯循环也就确定了。蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响，也环也就确定了。蒸汽参数对朗肯循环热效率的影响，也就是指就是指初温、初压和终压对朗肯循环热效率的影响初温、初压和终压对朗肯循环热效率的影响。12/29/2022认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目1.1.蒸汽初温对热效率的影响蒸汽初温对热效率的影响 在相同的初压及终压下，在相同的初压及