热力学第六章第二部分幻灯片.ppt

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1、热力学第六章第二部分第1页，共39页，编辑于2022年，星期日6-4 水和水蒸气状态参数及其图表水和水蒸气状态参数及其图表状态公理：状态公理：简单可压缩系统，两个独立变量简单可压缩系统，两个独立变量未饱和水及过热蒸汽，一般已知未饱和水及过热蒸汽，一般已知p、T即可即可饱和水和干饱和蒸汽，只需确定饱和水和干饱和蒸汽，只需确定p或或T湿饱和蒸汽，湿饱和蒸汽，p和和T不独立，汽液两相不独立，汽液两相1875年，吉布斯提出了年，吉布斯提出了吉布斯相律吉布斯相律第4页，共39页，编辑于2022年，星期日吉布斯相律吉布斯相律 Gibbs phase rule无化学反应时，热力系独立参数数目为无化学反应时，

2、热力系独立参数数目为独立强度参数数独立强度参数数组元数组元数相数相数对于水对于水单元系单元系单相单相2个（个（p和和T）两相两相1个（个（p或或T）三相三相0个（个（p和和T定值）定值）四相四相不可能不可能第5页，共39页，编辑于2022年，星期日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、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、T2、饱和水和干饱和蒸汽、饱和水和干饱和蒸汽确定确定p或或T3、湿饱和蒸汽、湿饱和蒸汽除除p或或T外，其它参数与两相比例有关外，其它参数与两相比例有关第6页，共39页，编辑于2022年，星期日两相比

3、例由两相比例由干度干度x确定确定定义定义干饱和蒸汽干饱和蒸汽饱和水饱和水对对干度干度x的说明：的说明：x=0 饱和水饱和水x=1 干饱和蒸汽干饱和蒸汽0 x 1在在过冷水过冷水和和过热蒸汽过热蒸汽区域，区域，x无意义无意义Quality第7页，共39页，编辑于2022年，星期日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 如果有如果有1kg湿蒸气，干度为湿蒸气，干度为x,即有即有xkg饱和蒸汽，饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。饱和水。已知已知p或或T(h,v,s,h,v,s)+干度干度xh,v,s第8页，共39页，编辑于2022年，星期日饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）饱和水和饱和水

4、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9页，共39页，编辑于2022年，星期日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10页，共39页，编辑于2022年，星期日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。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：表依据表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编制，尽管架表编制，尽管IFC（国际公式化委员会）（国际公式化委员会）1967和和1997年先年先后发表了分段拟

5、合的水和水蒸气热力性质公式，但工程上还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。主要依靠图表。焓、内能、熵零点的规定：焓、内能、熵零点的规定：水的三相点水的三相点第11页，共39页，编辑于2022年，星期日查表举例（查表举例（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.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第12页，共39页，编辑于2022年，星期日查表举例（查表举例（2）已知已知

6、 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=?t=250,湿蒸汽状态湿蒸汽状态第13页，共39页，编辑于2022年，星期日查表举例（查表举例（2）已知已知 t=250,5kg 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,湿蒸汽状态湿蒸汽状态第14页，共39页，编辑于2022年，星期日查表举例（查表举例（3）在一刚性容器内充满在一刚性容器内充满p=0.1MPa，t=20的水。的水。由于太阳照射，使其温度升为由于太阳照射，使其温度升为40,求容器承受的求容器承受的压力。压力。p=0.1MPat=20t=

7、40等容过程等容过程储液罐很危险，储液罐很危险，不能装满。不能装满。第15页，共39页，编辑于2022年，星期日查表举例（查表举例（4）已知已知 t=85,p=0.015MPa,试确定状态试确定状态?h=?ts=54.0,过热状态过热状态p=0.015MPa内插法内插法p=0.01MPat=85p=0.02MPat=85p=0.015MPat=85第16页，共39页，编辑于2022年，星期日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17页，共39页，编辑于2022年，星期日如何在图上表示功和热如何在图上表示功和热p-v图图（示功图示功图）：面积代表功）：面积代

8、表功能否用线段表示热和功能否用线段表示热和功T-s图图（示热图示热图）：面积代表热）：面积代表热第18页，共39页，编辑于2022年，星期日蒸汽动力循环蒸汽动力循环锅锅炉炉汽轮机汽轮机发电机发电机给水泵给水泵凝凝汽汽器器过热器过热器定压过程定压过程等熵过程等熵过程第19页，共39页，编辑于2022年，星期日焓熵图的画法焓熵图的画法(1)1、零点：零点：h=0，s=0；2、饱和汽线饱和汽线（上界线上界线）、饱和液线（）、饱和液线（下下界线界线）3、等压线群：等压线群：p两相区两相区pT=Const斜直线斜直线单相区单相区 sT向上翘的发散的形线向上翘的发散的形线C点为分界点，不在极值点上点为分界

9、点，不在极值点上第20页，共39页，编辑于2022年，星期日焓焓 熵熵 图图Enthalpy-entropy diagramhsCpx=1x=0pCMollier diagram第21页，共39页，编辑于2022年，星期日焓熵图的画法焓熵图的画法(2)气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体两相区：两相区：T、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x第22页，共39页，编辑于

10、2022年，星期日焓焓 熵熵 图图Enthalpy-entropy diagramhsCx=1x=0pvTx第23页，共39页，编辑于2022年，星期日6-5 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 Thermal Process of Steam第24页，共39页，编辑于2022年，星期日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

11、表达式不能用准静态准静态可逆可逆第25页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸气的定压水蒸气的定压(Isobaric)过程过程q=h wt=0342pv1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、换热器第26页，共39页，编辑于2022年，星期日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 kJ/kgh2h1134143=3201.4kJ/kg第27页，共39页，编辑于2022

12、年，星期日水蒸气的绝热水蒸气的绝热(Isentropic)过程过程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=0第28页，共39页，编辑于2022年，星期日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=0212Ts不可逆过程：不可逆过程：可逆过程：可逆过程：sp1p2第29页，共39页，编辑于2022年，星期日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=0hs不可逆过程不可逆过程 可逆过程：可逆过程：sp1p221h1h2h22透平内效率透平内效率 第30页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸气的绝

13、热过程举例水蒸气的绝热过程举例hsp1p221h1h2h22例：例：汽轮机汽轮机 求：求：解：解：由由 t1、p1查表查表 第31页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸气的绝热过程举例水蒸气的绝热过程举例hsp1p221h1h2h22求：求：由由 p2查表查表第32页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸气的绝热过程举例水蒸气的绝热过程举例hsp1p221h1h2h22求：求：第33页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸气的定温水蒸气的定温(Isothermal)过程过程pv实际设备中很少见实际设备中很少见TCTcT远离饱和线，远离饱和线，接近于接近于理想理想气体气体第34页，共39

14、页，编辑于2022年，星期日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 测量干度原理测量干度原理 绝热节流绝热节流可逆过程：可逆过程：12第35页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸气的定容水蒸气的定容(Isochoric)过程过程实际设备中不常见实际设备中不常见12pv第36页，共39页，编辑于2022年，星期日水蒸气的定容过程水蒸气的定容过程1TshspT212vpv第37页，共39页，编辑于2022年，星期日5、注意与理想气体比较，哪些公式可用、注意与理想气体比较，哪些公式可用、哪些不能用哪些不能用第六章第六章 小小 结结 Summary1、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第38页，共39页，编辑于2022年，星期日第六章第六章 完完End of Chapter Six第39页，共39页，编辑于2022年，星期日