理学水蒸气学习.pptx

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1、本章主要内容本章主要内容2.2.水蒸气图表的结构和应用水蒸气图表的结构和应用1.1.水和水蒸气的特征和相图水和水蒸气的特征和相图水蒸气蒸气蒸汽SteamVaporWater Vapor第1页/共48页34 饱和状态、饱和状态、饱和温度和饱和压力饱和温度和饱和压力一、汽化和液化汽化和液化(vaporization and liquefaction)汽化：汽化：由液态到气态的过程由液态到气态的过程蒸发蒸发：在液体表面进行的汽化过程在液体表面进行的汽化过程液化液化：由气相到液相的过程由气相到液相的过程沸腾沸腾：在液体表面及内部进行在液体表面及内部进行 的强烈汽化过程。的强烈汽化过程。第2页/共48页

2、饱和状态饱和状态Saturation stateSaturation state饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和状态：汽化与凝结的动态平衡饱和温度饱和温度Ts饱和压力饱和压力ps一一对应一一对应放掉一些水放掉一些水，Ts不变不变，ps？Tspsps=1.01325barTs=100 青藏青藏ps=0.6barTs=85.95 高压锅高压锅ps=1.6barTs=113.32 Saturation temperatureSaturation pressure第3页/共48页二、饱和状态饱和状态(Saturated state)当汽化速度当汽化速度=液化速度时，系统液化速度时，系统处于处于动态平

3、衡动态平衡，宏观上气、液两相，宏观上气、液两相保持一定的相对数量保持一定的相对数量饱和状态饱和状态。饱和状态的温度饱和状态的温度饱和温度饱和温度，ts(Ts)(Saturated temperature)饱和状态的压力饱和状态的压力饱和压力饱和压力，ps（Saturated pressure）加热，使温度升高如加热，使温度升高如 t，保持定，保持定值，系统建立新的动态平衡。与之值，系统建立新的动态平衡。与之对应，对应，p变成变成ps。第4页/共48页 三、三、几个名词几个名词 饱和液饱和液(saturated liquid)处于饱和状态的液体处于饱和状态的液体：t=ts 干饱和蒸汽干饱和蒸汽(

4、dry-saturated vapor;dry vapor)处于饱和状态的蒸汽处于饱和状态的蒸汽：t=ts 未饱和液未饱和液(unsaturated liquid)温度低于所处压力下饱和温度的液体温度低于所处压力下饱和温度的液体：t ts,t ts=d 称过 热度(degree of superheat)。湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽(wet-saturated vapor;wet vapor)饱和液和干饱和蒸汽的混合物饱和液和干饱和蒸汽的混合物：t=ts使未饱和液达饱和状态的途径：使未饱和液达饱和状态的途径：第5页/共48页干度（干度（dryness）（湿度湿度 y=1x）x01饱和液饱和液湿饱和蒸

5、汽湿饱和蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽定义：湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用定义：湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用w 或或 x 表示。表示。第6页/共48页四、水和水蒸气相图四、水和水蒸气相图物质三种聚集状态：物质三种聚集状态：固态、液态、气态固态、液态、气态热力学面：热力学面：以以p,v,T表示的物质各种状态的曲面表示的物质各种状态的曲面水的三态：水的三态：冰、水、蒸汽Solid Liquid Gas Ice Water Steam 第7页/共48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、三个两相区六个区：三个单相区、三个两相区液-气固-气固-液pvT第8页

6、/共48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：一个点：临界点临界点Saturation lineTriple line第9页/共48页临界点临界点Critical point水的水的临界临界点状点状态态饱和液线与饱和气线的交点饱和液线与饱和气线的交点气液两相共存的气液两相共存的pmax,Tmax等温线是鞍点等温线是鞍点临临界界点点临临界界乳乳光光第10页/共48页纯物质的纯物质的p-T相图相图ppTT液液气气固固水一般物质三相点三相点临界点临界点流体流体升华线升华线凝固线凝固线

7、汽化线汽化线第11页/共48页p-T diagram of pure substancespTLiquidVaporSolidTriple pointCritical pointFluidSublimationMeltingVaporization第12页/共48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13页/共48页3-5 水蒸气定压气化过程水蒸气定压气化过程v vv=vv=vv v v未饱和水未饱和水饱和水饱和水饱和湿蒸汽饱

8、和湿蒸汽饱和干蒸汽饱和干蒸汽过热蒸汽过热蒸汽h hh=hh=hh h h水预热汽化过热第15页/共48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)(2)理想气体理想气体实际气体汽化时，实际气体汽化时，TTs不变，但不变，但h h增加增加汽化潜热汽化潜热(3)未饱和水过冷度过冷水过热蒸汽过热度第16页/共48页State of Liquid and vapor未饱和液，过冷液未饱和液，过冷液饱和液饱和液饱和湿蒸气饱和湿蒸气饱和蒸气饱和蒸气过热蒸气过热蒸气Saturated liquidSaturated vaporSaturated liquid-vapor mixtureSupe

9、rheated vaporCompressed liquidSubcooled liquid汽化潜热汽化潜热Latent heat of Vaporization压缩液压缩液第17页/共48页等压线上饱和态参数等压线上饱和态参数ptsv(m3/kg)vsskJ/(kg.K)0.0061120.01 0.00100022 206.1750.09.15621.099.63 0.00104341.6946 1.3027 7.36085.0151.85 0.00109280.374811.8604 6.821550.0263.92 0.00128580.03941 2.9209 5.9712221.2

10、9374.15 0.003260.00326 4.4294.429(bar)()第18页/共48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，五态一点，二线，三区，五态第19页/共48页定压加热线与饱和液线相近的说明定压加热线与饱和液线相近的说明当忽略液体当忽略液体c cp p变化，变化，不同的不同的p p，液体近似，液体近似不可压，不可压，v v不变不变对每个不变的对每个不变的T TIncompressible substance第20页/共48页3-6 水蒸气状态参数水蒸气状态参数对于多元（如对于多元（如k个组元）多相（如个组元）多相（如f个相）

11、个相）元化学反应的热力系，其独立参数，即元化学反应的热力系，其独立参数，即自由度自由度 n=k f+2第21页/共48页第22页/共48页一、零点规定一、零点规定规定：三相点液态水规定：三相点液态水 热力学能及熵为零热力学能及熵为零可近似为零可近似为零不是所有的物质零点都在这不是所有的物质零点都在这样规定的。样规定的。第23页/共48页二、未饱和水（二、未饱和水（t，p）查图表或由专用程序计算查图表或由专用程序计算三、三、饱和水和饱和水蒸气饱和水和饱和水蒸气(ps和和ts)查图表或由专用程序计算查图表或由专用程序计算压力不太高时，可近似压力不太高时，可近似四、四、过热蒸汽（过热蒸汽（p，t）注

12、意：注意：过热蒸汽不可用类似未饱和过热蒸汽不可用类似未饱和 水的近似式，因水的近似式，因cp变化复杂变化复杂。查图表或由专用程序计算。查图表或由专用程序计算。第24页/共48页五、五、湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽如果有如果有1kg湿蒸汽，干度为湿蒸汽，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ts（或（或ps）h,v,s,h,v,s+x共同确定共同确定：x较大时较大时第25页/共48页37 水蒸气表和图水蒸气表和图两类表两类表:l饱和水和饱和蒸汽表饱和水和饱和蒸汽表l未饱和水和过热蒸汽表未饱和水和过热蒸汽表第26页/共48页一、一、水蒸气表水蒸气表 1.饱和水和

13、干饱和蒸汽表饱和水和干饱和蒸汽表第27页/共48页2.未饱和水和过热蒸汽表未饱和水和过热蒸汽表p0.001 MPa0.005 MPa0.01 MPa饱饱和和参参数数ts=6.949 v=0.001 000 1,v”=129.185h=29.21,h”=2513.3s=0.105 6,s”=8.9735ts=32.879 v=0.001 005 3,v”=28.191h=137.72,h”=2 560.6s=0.4761,s”=8.3930ts=45.799 v=0.001 010 3,v”=14.673h=191.76,h”=2583.7s=0.649 0,s”=8.1481tvhsvhsvh

14、sm3/kgkJ/kgkJ/(kgK)m3/kgkJ/kgkJ/(kgK)m3/kgkJ/kgkJ/(kgK)00.0010002-0.05-0.00020.00100020.0010003-0.05-0.00020.0010002-0.04-0.000210130.5982519.08.993842.010.15100.001000342.010.151020135.2262537.79.05880.001001883.870.29630.001001883.870.296340144.4752575.29.182328.8542574.08.43660.001009167.510.5723

15、50149.0962593.99.241229.7832592.98.496114.8692591.88.173260153.7172612.79.298430.7122611.88.553715.3362610.88.231380162.9562650.39.408032.5662649.78.663916.2682648.98.3422100172.1922688.09.512034.4182687.58.768217.1962686.98.4471120181.4262725.99.610936.2692725.58.867418.1242725.18.5466第28页/共48页表的出处

16、和零点规定表的出处和零点规定计算机的发展，做成水蒸气查询软件。计算机的发展，做成水蒸气查询软件。学习这种方法，以便用于其他工质性质查询。学习这种方法，以便用于其他工质性质查询。依据依据1963年第六届年第六届国际水和水蒸气会议国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编发表的国际骨架表编制，尽管制，尽管IFC（国际公式化委员会）（国际公式化委员会）1967年和年和1997年先后发年先后发表了表了分段拟合分段拟合的水和水蒸气热力性质公式，但工程上主要依的水和水蒸气热力性质公式，但工程上主要依靠图表。靠图表。第29页/共48页查表例题一查表例题一第30页/共48页查表例题二查表例题二第31页/共48页查表

17、例题三查表例题三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，由的水，由于太阳照射，使其温度升为于太阳照射，使其温度升为40，求容器承受的压，求容器承受的压力。力。等容过程等容过程p=0.1MPat=20 v=0.0010018m3/kgt=40 P=14.0MPa储液罐很危险！储液罐很危险！不能装满。不能装满。第32页/共48页查表例题三查表例题三第33页/共48页二、二、水蒸气的焓水蒸气的焓熵（熵（h-s）图）图水蒸气水蒸气的t s图 第34页/共48页 焓熵图焓熵图定压线定压线定温线定温线定容线定容线定干度线定干度线分界线湿蒸汽区过热蒸气区第35页/共48页斜率斜

18、率第36页/共48页1）定压线群）定压线群湿蒸汽区，湿蒸汽区，T=Ts，直线，直线过热蒸汽区，斜率随过热蒸汽区，斜率随T增增大而增大大而增大0第37页/共48页3）等容线群）等容线群4）等干度线）等干度线等容线比等压线陡等容线比等压线陡第38页/共48页第39页/共48页 38 水和水蒸气热力性质程序简介水和水蒸气热力性质程序简介 目前，多数软件采用目前，多数软件采用IFCIFC公式，适用范围公式，适用范围：273.161 073.15 K；0100 MPa；将整个区域分成；将整个区域分成6个子区域，用不同的公式描述，它个子区域，用不同的公式描述，它们的边界线也用不同的函数表达。们的边界线也用不同的函数表达。第40页/共48页本章本章 完完End of Chapter TwoEnd of Chapter Two第41页/共48页临界乳光实验临界乳光实验第42页/共48页临界乳光实验临界乳光实验第43页/共48页临界乳光实验临界乳光实验第44页/共48页临界乳光实验临界乳光实验返回返回第45页/共48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临界点返回返回第46页/共48页临界乳光实验临界乳光实验第47页/共48页感谢您的观看！第48页/共48页