工程热力学第六章水蒸气ppt课件.pptx

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1、朱嘉敏是实际气体的代表是实际气体的代表1优点: 便宜，易得，无毒， 膨胀性能好，传热性能好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，使用图表目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质冰、水、蒸汽物质有三种聚集状态：固态、液态、气态6-1热力学面：以p,v,T表示的物质各种状态的曲面水的三态：纯物质：各相中化学成分均相同的物质6-1两相区单相区气固pvT六个区：三个单相区、三个两相区液-气固-气固-液pvT液6-1pv四个线：三个饱和线、一个三相线 饱和气线饱和固线T临界点饱和液线气液共存的最高点tptp611.2Pa,273.16KpTcoc3c22.129MPa647.30K

2、 (374.15 C)m0.00326kgpTv三相线cc22TT0,0ppvv等温线是鞍点固液固液液体液体固体固体三相点三相点蒸汽蒸汽固汽固汽液汽液汽Cpt气体气体（汽化线）（汽化线）（凝固凝固线）线）（升华线）（升华线）临界点临界点0.010.0122.122.12929MPaMPa374374.15.15611.2Pa611.2Pa有没有500C的水？溜冰冰刀北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相有没有-3 的蒸汽？ppTT液液气气固固水一般物质三相点三相点临界点流体升华线升华线凝固线凝固线汽化线汽化线流体6-2固相不流动，热力工程中更关心液、气相以及液-气共存。沸腾：表面和液体内部同时发

3、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蒸发：汽液表面上的汽化 汽化6-3液体分子脱离其表面的汽化速度汽体分子回到液体中的凝结速度这时液体与蒸汽处于动态平衡状态，称为饱和状态饱和水饱和蒸汽饱和压力 饱和温度 一一对应ps=1.01325barTs=100 青藏ps=0.6barTs=85.95 高压锅ps=1.6barTs=113.32 6-3t 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6-3(1)()QUWUpdVUp VUpVH (2)

4、fg0SSS 只有熵加热时永远增加(3) 理想气体( )hf T实际气体汽化时，TTs不变，但h增加hh汽化潜热(4) 未饱和水过冷度过冷水过热蒸汽过热度sttt过冷sttt 过热6-3ptsv(bar)sskJ/(kg.K)0.0061120.01 0.00100022 206.1750.09.15621.099.63 0.00104341.69461.30277.36085.0151.85 0.00109280.37481 1.86046.821550.0263.92 0.00128580.03941 2.9209 5.9712221.29374.15 0.003260.003264.42

5、94.429(bar)()bdbdv6-36-3定压加热线与饱和液线相近的说明当忽略液体cp变化，21ln0qTscTT ( , )uf T v0qdupdv不同的p，液体近似不可压，v不变对每个不变的T6-3一点：临界点二线：下界线（饱和水线） 上界线（干饱和蒸汽线）三区：未饱和水区、湿蒸汽区、过热蒸汽区五态：未饱和水态、饱和水态、湿饱和蒸汽水态、干饱和蒸汽水态、过热蒸汽态sT6-42 2、未饱和水及过热蒸汽、未饱和水及过热蒸汽确定任意两个独立参数，如：确定任意两个独立参数，如：p p、T T1 1、饱和水和干饱和蒸汽、饱和水和干饱和蒸汽确定确定p或T湿饱和蒸汽区状态参数湿饱和蒸汽区状态参数

6、的确定的确定 如果有1kg湿蒸气，干度为x, 即有x kg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。)1 ()1 ()1 (sxxssvxxvvhxxhhyyxyy已知p或T (h,v,s,h,v,s)+干度 x)1 (yxxyyh ,v ,sfmxmmvv干饱和蒸汽质量湿饱和蒸汽质量定义干饱和蒸汽对干度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无意义两相比例由两相比例由干度干度x确定确定饱和水6-4一点两线三区五态一点物质的临界点物质的临界点两线饱和蒸汽状态连线（上界限线）饱和蒸汽状态连线（上界限线）饱和液体状态连线（下界限线）饱和液体状态连线（下界限线）

7、三区汽态区：上界限线与临界等温线上段右侧区域汽态区：上界限线与临界等温线上段右侧区域液态区：下界限线与临界等温线上段左侧区域液态区：下界限线与临界等温线上段左侧区域 湿蒸汽区：上、下界限线之间的锺罩形区域湿蒸汽区：上、下界限线之间的锺罩形区域 fmxmmvv干饱和蒸汽质量湿饱和蒸汽质量定义干饱和蒸汽对干度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无意义两相比例由两相比例由干度干度x确定确定饱和水6-46-46-4原则上可任取零点，国际上统一规定。原则上可任取零点，国际上统一规定。但但 原则上不为原则上不为0， 对水：对水： pvuh3m611.2 0

8、.00100022apPvkg00006. 06 . 0kgkJkgJpvuh 表依据表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编制，尽管表的国际骨架表编制，尽管IFC（国际公式化委（国际公式化委员会）员会）1967和和1997年先后发表了分段拟合的水和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。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：焓、内能、熵零点的规定：0 s0u T16.273水的三相点水的三相点查表举例（查表举例（1 1）查表时先要确定在五态中的哪一态。查表时先要确定在五态中的哪一态。例例

9、.1 已知已知 ：p=1MPa,试确定试确定t=100, 200 各处于哪个状态各处于哪个状态, 各自各自h是多少？是多少？ts(p)=179.88t=100 ts, 过热蒸汽过热蒸汽h=2827.5kJ/kg查表举例（查表举例（2 2）已知已知 t=250, 5kg 蒸汽占有蒸汽占有0.2m3容积容积, 试问蒸试问蒸汽所处状态汽所处状态? h=?30.2m0.04kg5v kgmv3001253. 0t=250 , kgmv305002. 00.040.00125130.7950.050020.0012513vvxvvvvv湿蒸汽状态湿蒸汽状态查表举例（查表举例（2 2）已知已知 t=250

10、, 5kg 蒸气占有蒸气占有0.2m3容积容积, 试问蒸试问蒸气所处状态气所处状态? h=?t=250 , 0.795x 湿蒸汽状态湿蒸汽状态kJkJ1085.8 2799.5kgkghhkJ (1) 2448.2 kghxhx h饱和参数paMP01. 0aMP02. 083.45st1505. 86493. 04 .258484.191676.140010102. 0 s sh hv v09.60st9092. 78321. 06 .260946.2516515. 70010172. 0 s sh hv vtvhsvhs04080600010002. 00.00001. 00010002.

11、 00 . 00001. 05 .1670010078. 04 .1675729. 00010078. 05721. 08310. 01 .2510010171. 01752. 83 .261134.1527.163 .26493437. 8119. 88 .26470205. 84 .2724052. 95479. 84 .272512.182261. 8120（上界线上界线）、饱和液线（）、饱和液线（下下qTdsdhvdpp0hTsCCp0hTsC点为分界点，不在极值点上点为分界点，不在极值点上气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体两相区：两相区：T、

12、p一一对应，一一对应，T 线即线即 p 线线在在x=0, x=1之间，从之间，从C点出发的等分线点出发的等分线同理想气体一样，同理想气体一样， v 线比线比 p 线陡线陡4、定温线定温线 T5、等容线等容线v6、等干度线等干度线x6-5 水蒸气的热力过程水蒸气的热力过程任务：任务： 确定初终态参数，确定初终态参数， 计算过程中的功和热计算过程中的功和热 在在p-v、T-s、h-s图上表示图上表示热力过程：热力过程： p s T v 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理想气体特有的性质和表达式不

13、能用tqdhwqduw准静态准静态wpdvtwvdp 可逆可逆qTdsiso0dspvRT( )uf T( )hf T22p11lnlnTpscRTp pvccRp1kcRkv11cRk水蒸气的定压过程水蒸气的定压过程q = h wt = 0342pv1qhvdp 例：例：锅炉中，水从锅炉中，水从30 ，4MPa, 定压加热到定压加热到450 q = h2-h1ts(4MPa)=250.33锅炉、换热器锅炉、换热器水蒸气的定压过程水蒸气的定压过程例：例：水从水从30 ，4MPa, 定压加热到定压加热到450 q = h2-h12Tshs2h1 = 129.3 kJ/kg h2 = 3330.7

14、 kJ/kgh2h1134143=3201.4kJ/kg水蒸气的绝热过程水蒸气的绝热过程p12pvp2不可逆过程：不可逆过程： 汽轮机、水泵汽轮机、水泵12可逆过程：可逆过程： s1 2 1 2q = 0t12whhh 水蒸气的绝热过程水蒸气的绝热过程汽轮机、水泵汽轮机、水泵q = 0t12whh212Ts不可逆过程：不可逆过程： 可逆过程：可逆过程： st12whhp1p2水蒸气的绝热过程水蒸气的绝热过程汽轮机、水泵汽轮机、水泵q = 0t12whhhs不可逆过程不可逆过程 可逆过程：可逆过程： st12whhp1p221h1h2h22透平内效率透平内效率 12oi12hhhh水蒸气的定温过

15、程水蒸气的定温过程pv实际设备中很少见实际设备中很少见TCTcT远离饱和远离饱和线，接近线，接近于于理想气理想气体体水蒸气的定温过程水蒸气的定温过程12Tshs122理想气体理想气体 可逆过程：可逆过程：qTdsT stwqh12朗肯循环朗肯循环 简单蒸汽动力装置的主要热力设备：简单蒸汽动力装置的主要热力设备：蒸汽锅炉、汽轮机、给水泵和冷凝器。蒸汽锅炉、汽轮机、给水泵和冷凝器。 蒸汽动力装置的工作循环可以理想化蒸汽动力装置的工作循环可以理想化为由两个可逆定压过程和两个可逆绝热过为由两个可逆定压过程和两个可逆绝热过程组成的理想循环。程组成的理想循环。即即 0-1 0-1定压吸热过程，定压吸热过程， 1-2 1-2绝热膨胀过程，绝热膨胀过程， 2-3 2-3定压放热过程，定压放热过程， 3-4 3-4绝热加压过程。绝热加压过程。该循环称为该循环称为朗肯循环朗肯循环，也称为，也称为简单蒸汽动力装置循环简单蒸汽动力装置循环。 第六章第六章 小小 结结1、熟悉熟悉pT相图相图2、熟悉熟悉1 1点点2 2线线3 3区区5 5态态3、会查图表会查图表4、基本热力过程在基本热力过程在p-v、T-s、h-s图上的表图上的表 示，会计算示，会计算 q、wt