水蒸气和湿空气幻灯片.ppt
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1、水蒸气和湿空气第1页,共49页,编辑于2022年,星期一水蒸气水蒸气 内容要求内容要求:掌握水蒸气的定压产生过程;掌握水蒸气的定压产生过程;分析确定水蒸气的状态;分析确定水蒸气的状态;了解水蒸气的热力过程;了解水蒸气的热力过程;掌握蒸汽热力性质图表的结构和应用掌握蒸汽热力性质图表的结构和应用第2页,共49页,编辑于2022年,星期一 蒸气:泛指刚刚脱离液态或比较接近液态的蒸气:泛指刚刚脱离液态或比较接近液态的 气态物质。是一种实际气体。气态物质。是一种实际气体。常用蒸气:水蒸气,氨蒸气,氟里昂蒸气。常用蒸气:水蒸气,氨蒸气,氟里昂蒸气。水蒸气特点:水蒸气特点:人类在热力发动机中最早广泛使用的工
2、质。人类在热力发动机中最早广泛使用的工质。来源丰富,无毒无味,比热容大,传热好,有良来源丰富,无毒无味,比热容大,传热好,有良好的膨胀和载热性能,不污染环境。好的膨胀和载热性能,不污染环境。热工计算:热工计算:不能按理想气体处理。状态方程式,比热的函不能按理想气体处理。状态方程式,比热的函数关系以及有关热工计算的经验公式都比较复杂。数关系以及有关热工计算的经验公式都比较复杂。采用查图查表方法采用查图查表方法 蒸气的热力性质图表。蒸气的热力性质图表。第3页,共49页,编辑于2022年,星期一51 水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程 1.汽化汽化(vaporation):物质由液态转变为气态的过程。
3、物质由液态转变为气态的过程。汽化的方式有两种:蒸发和沸腾。汽化的方式有两种:蒸发和沸腾。5-1-1 基本概念基本概念 2.液化液化(liquefaction):物质由气态转变为液态的过程(凝结)。物质由气态转变为液态的过程(凝结)。3.蒸发蒸发(boil-off):在液体表面较缓慢地进行的汽化过程。在液体表面较缓慢地进行的汽化过程。蒸发可以在任何温度下进行。蒸发可以在任何温度下进行。特点第4页,共49页,编辑于2022年,星期一 蒸发速度取决于液体的性质,液体的温度,蒸发速度取决于液体的性质,液体的温度,蒸发表面积和液面上气流速度。蒸发表面积和液面上气流速度。4.沸腾沸腾(boiling):在
4、特定的温度下发生,在液体内部和表面同时在特定的温度下发生,在液体内部和表面同时 进行的强烈的汽化过程。进行的强烈的汽化过程。沸腾的温度与液体所受的压力有关。沸腾的温度与液体所受的压力有关。特点 沸点沸点(boiling point):在某一压力下,液体沸腾时的温度。在某一压力下,液体沸腾时的温度。与液体的性质有关。与液体的性质有关。同种液体,沸点还随压力的升高而增大。同种液体,沸点还随压力的升高而增大。沸腾状态的水总是沸腾状态的水总是烫手的。烫手的。第5页,共49页,编辑于2022年,星期一 5.饱和状态饱和状态(saturation state):气液两相处于动态平衡的状态。气液两相处于动态
5、平衡的状态。饱和液体饱和液体(saturated liquid):饱和状态下的液体;:饱和状态下的液体;饱和蒸气饱和蒸气(saturated vapor):饱和状态下的蒸气;:饱和状态下的蒸气;饱和温度和饱和压力:饱和温度和饱和压力:特点:特点:(1)汽液共存;)汽液共存;(2)汽液同温;)汽液同温;(3)饱和压力随饱和温度的升高而增大,)饱和压力随饱和温度的升高而增大,两者一一对应。两者一一对应。第6页,共49页,编辑于2022年,星期一 6.湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽(wet vapor):是饱和蒸汽与饱和液体的混合物是饱和蒸汽与饱和液体的混合物 二者处于两相平衡。二者处于两相平衡。7.干饱和蒸
6、汽:干饱和蒸汽:不含有液体的饱和蒸汽。不含有液体的饱和蒸汽。8.过热蒸汽过热蒸汽(superheated vapor);在一定压力下,温度大于饱和温度时的蒸汽。在一定压力下,温度大于饱和温度时的蒸汽。过热度:过热蒸汽温度过热度:过热蒸汽温度t 饱和蒸汽温度饱和蒸汽温度ts。9.过冷液体过冷液体(subcooled liquid):在一定压力下,温度低于相应饱和温度的液体。在一定压力下,温度低于相应饱和温度的液体。过冷度:饱和蒸汽温度过冷度:饱和蒸汽温度ts 过冷液体温度过冷液体温度t。第7页,共49页,编辑于2022年,星期一 5-1-2 5-1-2 水蒸气的定压产生过程水蒸气的定压产生过程活
7、塞式汽缸中水蒸气的定压产生过程。活塞式汽缸中水蒸气的定压产生过程。分析假设:汽缸中有假设:汽缸中有1kg,初温为,初温为0C的水,的水,水面上有一个可以移动的活塞,施加一定水面上有一个可以移动的活塞,施加一定 的压力的压力p(不同实验序号下维持恒定压力),(不同实验序号下维持恒定压力),在容器底部对水加热。在容器底部对水加热。p加热加热第8页,共49页,编辑于2022年,星期一 1.水蒸气产生过程的三个阶段水蒸气产生过程的三个阶段p加加热热p加加热热p加加热热p加加热热p加加热热未饱和水未饱和水 湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽 饱和水饱和水水定压预热水定压预热饱和水
8、定压汽化饱和水定压汽化干蒸汽定压过热干蒸汽定压过热第9页,共49页,编辑于2022年,星期一吸热,温度升高,比体积略增吸热,温度升高,比体积略增 水定压预热:水定压预热:未饱和水未饱和水 饱和水饱和水 参数:参数:ps,ts,v,h,s第10页,共49页,编辑于2022年,星期一 饱和水定压汽化饱和水定压汽化继续加热,水开始汽化,饱和温度不变,继续加热,水开始汽化,饱和温度不变,比体积增大,水量逐渐减少,汽量逐渐增加比体积增大,水量逐渐减少,汽量逐渐增加 参数:参数:ps,ts,vx,hx,sx继续加热,温度不变,比体积增大,继续加热,温度不变,比体积增大,至汽缸中的最后一滴水变成蒸汽至汽缸中
9、的最后一滴水变成蒸汽 参数:参数:ps,ts,v”,h”,s”参数:参数:ps,ts,v,h,s 湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽干饱和蒸汽 饱和水饱和水第11页,共49页,编辑于2022年,星期一 干蒸汽定压过热干蒸汽定压过热 干饱和蒸汽干饱和蒸汽 过热蒸汽过热蒸汽继续加热,比体积继续增大,蒸汽温度开始继续加热,比体积继续增大,蒸汽温度开始上升,温度大于相应压力下的饱和温度上升,温度大于相应压力下的饱和温度 参数:参数:ps,ts,v”,h”,s”第12页,共49页,编辑于2022年,星期一 2.水蒸气定压形成过程在水蒸气定压形成过程在p-v图和图和T-s图表示图表示 a b c d ep预
10、预热热汽汽化化过过热热 v v vx v”v v Tsab c de s sx s”s 某一压力下某一压力下第13页,共49页,编辑于2022年,星期一 3.水蒸气定压形成过程的能量关系水蒸气定压形成过程的能量关系(1)未饱和水的定压预热阶段)未饱和水的定压预热阶段液体热用焓差表示液体热用焓差表示(2)饱和水的定压(定温)汽化阶段)饱和水的定压(定温)汽化阶段用汽化潜热表示:用汽化潜热表示:或用熵来计算汽化潜热:或用熵来计算汽化潜热:Tsab c de s sx s”sTS第14页,共49页,编辑于2022年,星期一表示湿蒸汽的干燥程度;表示湿蒸汽的干燥程度;饱和水饱和水 x=0,干饱和蒸汽,
11、干饱和蒸汽 x=1;汽轮机运行时,干度规定汽轮机运行时,干度规定x=0.86-0.88 干度干度(quality):湿蒸汽中所含有的干饱和蒸汽的质量分数。湿蒸汽中所含有的干饱和蒸汽的质量分数。说明 Tsab c de s sx s”sTS第15页,共49页,编辑于2022年,星期一(3)干饱和蒸汽的定压过热阶段)干饱和蒸汽的定压过热阶段 水蒸气定压产生过程中所需的热量:水蒸气定压产生过程中所需的热量:过热热量过热热量(heat of superheating)用焓差表示:用焓差表示:Tsab c de s sx s”s第16页,共49页,编辑于2022年,星期一 5-1-3 5-1-3 不同压
12、力下水蒸气定压形成过程的不同压力下水蒸气定压形成过程的 p-v p-v图和图和T-sT-s图图a1a2a3a4b4b2b3b1d4d3d2d1e4e3e2e1CTcrTABpcr0svppcra1a2a3a4b1e1d1b4b3b2d4d3d2e4e3e2BCATcr0第17页,共49页,编辑于2022年,星期一临界点临界点(critical point)下临界线下临界线(saturation liquid line):不同压力下饱和水状态不同压力下饱和水状态上临界线上临界线(saturation vapor line):不同压力下干饱和蒸汽状态不同压力下干饱和蒸汽状态液相区液相区(liqui
13、d region)汽液两相区汽液两相区(liquid-vapor region)汽相区汽相区(vapor region)未饱和水,饱和水,湿饱和蒸汽,未饱和水,饱和水,湿饱和蒸汽,干饱和蒸汽,过热蒸汽干饱和蒸汽,过热蒸汽2线3区5态1点是否有是否有400 C的水?的水?0C或或-10 C的水蒸气的水蒸气第18页,共49页,编辑于2022年,星期一52 水蒸气的状态参数水蒸气的状态参数 5-2-1 5-2-1 零点的规定:零点的规定:理想气体和实际气体的不同理想气体和实际气体的不同比较选择水的三相点选择水的三相点(273.16K)的的液相水为基准点液相水为基准点。规定该状态下,规定该状态下,液相
14、水的热力学能和熵为零液相水的热力学能和熵为零。即:即:焓:焓:第19页,共49页,编辑于2022年,星期一 5-2-2 水与水蒸气表水与水蒸气表 (steam tables for water)饱和水与饱和水蒸气饱和水与饱和水蒸气的热力性质表的热力性质表(附表(附表5,6)未饱和水与过热水蒸气未饱和水与过热水蒸气的热力性质表(附表的热力性质表(附表7)按温度排列(附表按温度排列(附表5)按压力排列(附表按压力排列(附表6)粗黑线上方:未饱和水参数粗黑线上方:未饱和水参数 粗黑线下方:过热水蒸气参数粗黑线下方:过热水蒸气参数两种第20页,共49页,编辑于2022年,星期一饱和水与饱和水蒸气饱和水
15、与饱和水蒸气的热力性质表的热力性质表温度排序温度排序第21页,共49页,编辑于2022年,星期一饱和水与饱和水蒸气饱和水与饱和水蒸气的热力性质表的热力性质表压力排序压力排序第22页,共49页,编辑于2022年,星期一 1.饱和水和饱和水蒸气饱和水和饱和水蒸气 压力温度 比体积比焓汽化潜热比熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽ptv v hhss0.00106.94910.0010001129.18529.212513.292484.10.10568.9735压力ps或温度ts饱和水:已知饱和水:已知 ps/ts,确定确定 v,h,s,u=h-psv饱和水蒸气:已知饱和水蒸气:已知 ps/ts,确定确定
16、v,h,s,u”=h”-psv”第23页,共49页,编辑于2022年,星期一 2.湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽 压力温度 比体积比焓汽化潜热比熵液体蒸汽液体蒸汽液体蒸汽ptv v hhss0.00106.94910.0010001129.18529.212513.292484.10.10568.9735压力ps/温度ts,干度x湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽第24页,共49页,编辑于2022年,星期一未饱和水与过热水蒸气未饱和水与过热水蒸气的热力性质表的热力性质表第25页,共49页,编辑于2022年,星期一 2.未饱和水与过热水蒸气未饱和水与过热水蒸气压力p,和温度t8.34222648.916.2688.66
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