热力学第七章精品文稿.ppt

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1、热力学第七章第1页，本讲稿共58页水和水蒸气是实际气体的代表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，传热性能好是其它实际气体的代表第2页，本讲稿共58页本章主要内容1.实际工质的物性3.水蒸气图表的结构和应用4.水蒸气热力过程2.水蒸气的产生过程水蒸气蒸气蒸汽第3页，本讲稿共58页 7-1 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4页，本讲稿

2、共58页水的热力学面两相区单相区气液固pvT六个区：三个单相区、三个两相区液-气固-气固-液pvT第5页，本讲稿共58页饱和线、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6页，本讲稿共58页 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9页，本讲稿共58页饱和线、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1 1页，本讲稿共58页汽相和液相锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过

3、热器因固相不流动，更关心汽液两相冰蓄冷第12页，本讲稿共58页7-2 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13页，本讲稿共58页饱和状态饱和状态：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14页，本讲稿共58页7-3 水蒸气的定压发生过程t tsv v v=vv=vv v v未饱和水饱

4、和水 饱和湿蒸气饱和干蒸气过热蒸气h h h=hh=hh h hs ss=ss=ss s s水预热 汽化过热第16页，本讲稿共58页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17页，本讲稿共58页sp-v图，T-s图上的水蒸气定压加热过程一点，二线，三区，五态第18页，本讲稿共58页7-4 水和水蒸气状态参数及其图表状态公理：简单可压缩系统，两个独立变量未饱和水及过热蒸气，一般已知p、T即可饱和水和干饱和蒸气，只需确定p或T湿饱和蒸气，p和T不独立，汽液两相1875年，吉布斯提出了

5、吉布斯相律第21页，本讲稿共58页J.W.吉布斯Josiah Willard Gibbs(18391903)美国吉布斯函数吉布斯相律吉布斯佯谬 第22页，本讲稿共58页吉布斯相律无化学反应时，热力系独立参数数目为独立强度参数数组元数相数对于水 单元系单相2个（p和T）两相1个（p或T）三相0个（p和T定值）四相不可能第23页，本讲稿共58页水和水蒸气状态参数确定的原则1、未饱和水及过热蒸气确定任意两个独立参数，如：p、T2、饱和水和干饱和蒸气确定p或T3、湿饱和蒸气除p或T外，其它参数与两相比例有关第24页，本讲稿共58页两相比例由干度x确定定义干饱和蒸气饱和水对干度x的说明：x=0 饱和水

6、x=1 干饱和蒸气0 x 1在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义第25页，本讲稿共58页湿饱和蒸汽区状态参数的确定 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26页，本讲稿共58页水和水蒸气表两类水及水蒸气表2、未饱和水和过热蒸汽表1、饱和水和干饱和蒸气表第27页，本讲稿共58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（按压强排列）第28页，本讲稿共58页饱和参数未饱和水和过热蒸汽表（节录）第29页，本讲稿共58页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1

7、963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30页，本讲稿共58页查表举例（1）查表时先要确定在五态中的哪一态。例.1 已知：p=1MPa,试确定t=100,200 各处于哪个状态,各自h是多少？ts(p)=179.88t=100 ts,过热蒸汽 h=2827.5kJ/kg第31页，本讲稿共58页查表举例（2）已知 t=250,5kg 蒸气占有0.2m3容积,试问蒸气所处状态?h=?t=250,湿蒸汽状态第32页，本讲稿共58页查表

8、举例（2）已知 t=250,5kg 蒸气占有0.2m3容积,试问蒸气所处状态?h=?t=250,湿蒸汽状态第33页，本讲稿共58页查表举例（3）已知 t=85,p=0.015MPa,试确定状态?h=?ts=54.0,过热状态p=0.015MPa内插法p=0.01MPat=85p=0.02MPat=85p=0.015MPat=85第34页，本讲稿共58页饱和参数未饱和水和过热蒸汽表(注意下划线）第35页，本讲稿共58页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36页，本讲稿共58页蒸汽动力循环锅炉汽轮机发电机给水泵凝汽器过热器定压过程等

9、熵过程第37页，本讲稿共58页焓熵图的画法(1)1、零点：零点：h=00，ss=00；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s T向上翘的发散的形线向上翘的发散的形线C点为分界点，不在极值点上第38页，本讲稿共58页焓 熵 图hsCpx=1x=0=0pC第39页，本讲稿共58页焓熵图的画法(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40页，本讲稿共58页焓 熵 图hsCxx=1x=0p

10、vTx第41页，本讲稿共58页7-5 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42页，本讲稿共58页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准静态可逆第43页，本讲稿共58页水蒸气的定压过程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44页，本讲稿共58页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.

11、7 kJ/kgh2h1134143=3201.4kJ/kg第45页，本讲稿共58页水蒸气的绝热过程p12pvp2不可逆过程：汽轮机、水泵12可逆过程：s1 2 1 2q=0第46页，本讲稿共58页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47页，本讲稿共58页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48页，本讲稿共58页水蒸气的绝热过程举例hsp1p221h1h2h22例：汽轮机 求：解：由 t1、p1查表 第49页，本讲稿共58页水蒸气的绝热过程举例hsp1p221h1h2h22求：由 p2查

12、表第50页，本讲稿共58页水蒸气的绝热过程举例hsp1p221h1h2h22求：第51页，本讲稿共58页水蒸气的定温过程pv实际设备中很少见TCTcT远离饱和线，接近于理想气体第52页，本讲稿共58页水蒸气的定温过程12Tshs122理想气体 测量干度原理 绝热节流可逆过程：12第53页，本讲稿共58页测量干度的装置湿蒸汽干度测定示意图第54页，本讲稿共58页水蒸气的定容过程实际设备中不常见12pv第55页，本讲稿共58页水蒸气的定容过程1TshspT212vpv第56页，本讲稿共58页5、注意与理想气体比较，哪些公式可用、哪些不能用第六章 小 结1、熟悉pT相图2、熟悉1点2线3区5态3、会查图表4、基本热力过程在p-v、T-s、h-s图上的表 示，会计算 q、wt第57页，本讲稿共58页第七章 完第58页，本讲稿共58页