第7章水和水蒸气的性质.pptx
水和水蒸气是实际气体水和水蒸气是实际气体!水蒸气在空气中含量极小，当作理想气体一般情况下，为实际气体，使用图表18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质直到内燃机发明，才有燃气工质目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质优点:便宜，易得，无毒，膨胀性能好，传热性能好第1页/共45页 7-1 纯物质的热力学面及相图纯物质的热力学面及相图物质有三种聚集状态：固态、液态、气态热力学面：以p,v,T表示的物质各种状态 的曲面水的三态：冰、水、蒸汽第2页/共45页水的热力学面水的热力学面两相区两相区单相区单相区气液固pvT六个区：三个单相区、三个两相区液-气固-气固-液pvT第3页/共45页饱和线、三相线和临界点饱和线、三相线和临界点pv四个线：三个饱和线、一个三相线饱和气线三相线饱和液线饱和固线T临界点一个点：临界点第4页/共45页 思考题思考题没有。t374.16 有3.有没有500C的水？1.溜冰冰刀2.北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相4.有没有-3 的蒸汽？5.一密闭容器内有水的汽液混合物，对其 加热，是否一定能变成蒸汽？第7页/共45页饱和线、三相线和临界点饱和线、三相线和临界点pv饱和气线三相线饱和液线饱和固线T临界点第9页/共45页汽相和液相汽相和液相锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器因固相不流动，更关心汽液两相冰蓄冷第10页/共45页第11页/共45页7-2 汽化与饱和汽化与饱和沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化(气体和液体均处在饱和状态下)饱和状态：汽化与凝结的动态平衡汽化:由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)蒸发：汽液表面上的汽化 第12页/共45页饱和状态饱和状态饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和温度Ts饱和压力ps一一对应放掉一些水，Ts不变，ps？Tspsps=1.01325barTs=100 青藏ps=0.6barTs=85.95 高压锅ps=1.6barTs=113.32 第13页/共45页7-3 水蒸气的定压发生过程水蒸气的定压发生过程t tsv vv=vv=vv v v未饱和水饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽h hh=hh=hh h hs ss=ss=ss s s水预热汽化过热第15页/共45页水蒸气定压发生过程说明水蒸气定压发生过程说明(1)(2)只有熵加热时永远增加(3)理想气体实际气体汽化时，TTs不变，但h增加汽化潜热(4)未饱和水过冷度过冷水过热蒸汽过热度第16页/共45页sp-v图，图，T-s图上的水蒸气定压加热过程图上的水蒸气定压加热过程一点，二线，三区，五态第17页/共45页7-4 水和水蒸气状态参数及其图水和水蒸气状态参数及其图表表状态公理：简单可压缩系统，两个独立变量未饱和水及过热蒸汽，一般已知p、T即可饱和水和干饱和蒸汽，只需确定p或T湿饱和蒸汽，p和T不独立，汽液两相1875年，吉布斯提出了吉布斯相律第20页/共45页水和水蒸气状态参数水和水蒸气状态参数确定的原则确定的原则1、未饱和水及过热蒸汽确定任意两个独立参数，如：p、T2、饱和水和干饱和蒸汽确定p或T3、湿饱和蒸汽除p或T外，其它参数与两相比例有关第21页/共45页两相比例由两相比例由干度干度x确定确定定义干饱和蒸汽饱和水对干度x的说明：x=0 饱和水x=1 干饱和蒸汽0 x 1在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义第22页/共45页湿饱和蒸汽区状态参数湿饱和蒸汽区状态参数的确定的确定 如果有1kg湿蒸气，干度为x,即有xkg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。已知p或T(h,v,s,h,v,s)+干度xh,v,s第23页/共45页水和水蒸气表水和水蒸气表两类2、未饱和水和过热蒸汽表1、饱和水和干饱和蒸汽表第24页/共45页饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）第25页/共45页饱和参数未饱和水和过热蒸汽表（节录）未饱和水和过热蒸汽表（节录）第26页/共45页表的出处和零点的规定表的出处和零点的规定原则上可任取零点，国际上统一规定。但 原则上不为0，对水：表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编制，尽管IFC（国际公式化委员会）1967和1997年先后发表了分段拟合的水和水蒸气热力性质公式，但工程上还主要依靠图表。焓、内能、熵零点的规定：水的三相点第27页/共45页饱和参数未饱和水和过热蒸汽表未饱和水和过热蒸汽表(注意下划线）注意下划线）第28页/共45页如何在图上表示功和热如何在图上表示功和热p-v图（示功图）：面积代表功能否用线段表示热和功T-s图（示热图）：面积代表热第29页/共45页焓熵图的画法焓熵图的画法(1)1、零点：h=0，s=0；2、饱和汽线（上界线）、饱和液线（下界线）3、等压线群：p两相区pT=Const 斜直线单相区sT向上翘的发散的形线C点为分界点，不在极值点上第30页/共45页焓焓 熵熵 图图hsCpx=1x=0pC第31页/共45页焓熵图的画法焓熵图的画法(2)气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体两相区：T、p一一对应，T 线即 p 线在x=0,x=1之间，从C点出发的等分线同理想气体一样，v 线比 p 线陡4、定温线 T5、等容线v6、等干度线x第32页/共45页焓焓 熵熵 图图hsCx=1x=0pvTx第33页/共45页7-5 水蒸气的热力过程水蒸气的热力过程任务：确定初终态参数，计算过程中的功和热 在p-v、T-s、h-s图上表示热力过程：p s T v 第34页/共45页注意理想气体过程的区别注意理想气体过程的区别第一定律与第二定律表达式均成立理想气体特有的性质和表达式不能用可逆第35页/共45页水蒸气的定压过程水蒸气的定压过程q=h wt=0342pv1例：锅炉中，水从30，4MPa,定压加热到450 q=h2-h1ts(4MPa)=250.33锅炉、换热器第36页/共45页水蒸气的定压过程水蒸气的定压过程例：水从30，4MPa,定压加热到450 q=h2-h12Tshs2h1=129.3 kJ/kg h2=3330.7 kJ/kgh2h1134143=3201.4kJ/kg第37页/共45页水蒸气的绝热过程水蒸气的绝热过程p12pvp2不可逆过程：汽轮机、水泵12可逆过程：s1 2 1 2q=0第38页/共45页水蒸气的绝热过程水蒸气的绝热过程汽轮机、水泵q=0212Ts不可逆过程：可逆过程：sp1p2第39页/共45页水蒸气的绝热过程水蒸气的绝热过程汽轮机、水泵q=0hs不可逆过程 可逆过程：sp1p221h1h2h22透平内效率 第40页/共45页水蒸气的定温过程水蒸气的定温过程pv实际设备中很少见TCTcT远离饱和线，接近于理想气体第41页/共45页水蒸气的定温过程水蒸气的定温过程12Tshs122理想气体 测量干度原理 绝热节流可逆过程：12第42页/共45页水蒸气的定容过程水蒸气的定容过程实际设备中不常见12pv第43页/共45页水蒸气的定容过程水蒸气的定容过程1TshspT212vpv第44页/共45页感谢您的观看！第45页/共45页
