工程热力学 课件 第七章 水蒸气.pptx

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1、单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,0,工程热力学 课件 第七章 水蒸气,制作人：,Ppt,制作者,时间：,2024,年,X,月,目录,第1章 热力学基础概念第2章 水的物性第3章 水蒸气理想气体模型第4章 水蒸气第5章 水蒸气循环第6章 水蒸气的传热传质第7章 水蒸气循环系统优化,01,第一章 热力学基础概念,什么是热力学,热力学是研究能量转化和宏观性质的科学。它涉及物质和能量之间的相互关系，向我们展示着自然规律的奥秘。热力学的基本概念包括能量、热、功和热力学过程等。热力学的历史背景悠久，可以追溯到18世纪。,热力学基本定律,能量守恒,热力学第

2、一定律,熵增原理,热力学第二定律,绝对零度,热力学第三定律,热力学系统分类,可交换能量量，不可交换物质,封闭系统,可交换能量和物质,开放系统,不可交换能量和物质,孤立系统,如温度、压力,热力学状态量,01,03,02,如热量、功,热力学过程量,应用于热力学分析,理想气体状态方程范德华方程,用于工程实践,汽车发动机性能预测化工反应热分析,热力学状态方程的意义,提供热力学性质,密度内能焓,02,第二章 水的物性,水的基本性质,水是地球上最常见的化合物，由氢和氧元素组成。水的密度较大，在常温下为1克/立方厘米。其比热容和热导率较高，使得水可以吸收或释放大量热量。水的凝固点为0摄氏度，熔化点为0摄氏度

3、，汽化点为100摄氏度。,水的蒸汽特性,理解水的状态变化,水和水蒸气的平衡关系,认识不同状态下水蒸气的特性,饱和水蒸气和过饱和水蒸气的区别,探讨水蒸气的物性参数,水蒸气的温度、压力和比容关系,水的熵,水的熵是描述水分子无序程度的物理量,水的内能,水的内能是水分子所具有的总能量,水蒸气的热力学性质,水蒸气的焓、熵和内能在不同状态下有所变化,水的热力学性质,水的焓,水的焓是描述单位质量水所含有的热量,水的相变过程,水的凝固、熔化和汽化过程是指水在不同温度下从固态转变为液态或气态的过程。这些相变过程具有特定的热力学描述，通过计算相变过程中的热量变化，可以推导出水的相变图和相变曲线。,03,第3章 水

4、蒸气理想气体模型,理想气体状态方程,理想气体模型是理论上的气体模型，假设气体分子为质点，无体积，无相互作用力，且分子间距离远大于分子直径。理想气体状态方程描述了理想气体在不同状态下的关系，包括压强、体积、温度之间的数学关系。应用范围广泛，包括气体在工程热力学中的应用。,水蒸气理想气体模型,包括分子间距离远大于分子直径等假设条件,水蒸气的理想气体模型假设,描述水蒸气在不同状态下的压强、体积、温度之间的关系,水蒸气状态方程的推导,探讨水蒸气在工程领域中的实际应用场景,水蒸气的理想气体模型的应用,描述理想气体在不同状态下的内能、焓和熵的特性,理想气体的内能、焓和熵,01,03,分析理想气体在绝热膨胀

5、、等焓过程中的热力学特性,理想气体的绝热过程和等焓过程,02,研究理想气体在吸热或放热过程中的热容量和比热容,理想气体的热容量和比热容,水蒸气的焓和熵计算方法,焓和熵是衡量水蒸气状态的重要指标，计算方法涉及热力学变量的综合考量,水蒸气的热容量关系,研究水蒸气在不同温度条件下的热容量变化规律,水蒸气的比热容关系,比热容衡量水蒸气的热量变化情况，与热容量有密切关系,水蒸气的热力学性质,水蒸气的内能计算方法,内能是水蒸气的热力学性质之一，计算方法基于温度、压强等因素,水蒸气的绝热过程和等焓过程描述,水蒸气在绝热过程中不进行任何热交换，熵保持不变；而在等焓过程中，焓保持不变，通常发生在恒压条件下。掌握

6、水蒸气的绝热和等焓过程有助于理解其在热力学方面的特性和应用。,04,第七章 水蒸气,水蒸气的特性,水蒸气是空气中的重要成分，其含量对空气的热力学性质有着重要影响。水蒸气随着温度和压力的变化而相应改变其状态，掌握水蒸气的特性对热力学分析至关重要。,水蒸气的热力学性质,水蒸气的单位质量在恒压条件下的热量变化,热容量,水蒸气的比焓与比熵关系的计算方法,焓,水蒸气的偏湿比与湿球温度的关系,相对湿度,水蒸气的过饱和度计算及影响因素,过饱和,水蒸气计算,绝对湿度计算相对湿度计算湿空气温度计算,状态参数描述,湿球温度干球温度湿度比,状态图解释,湿空气的等温压缩湿空气的绝热膨胀湿空气的定容加热,湿空气的组成,

7、湿空气特点,储能比干空气大具有一定的湿度气态水与空气的混合物,湿空气的状态图,湿空气在压力-温度坐标系中的状态图分析,解释,露点、饱和点等状态点的意义和计算方法,常用状态点,湿空气状态变化的热力学参数分析与计算,热力学分析,湿空气的热力学过程,湿空气在热力学过程中会经历绝热过程和等焓过程，焓增与熵增的计算方法对于热力学分析非常重要。湿空气混合物的常用过程如等温膨胀、绝热膨胀等在工程热力学中有着重要应用。,05,第五章 水蒸气循环,水蒸气发电循环,水蒸气发电循环是利用水蒸气驱动汽轮机产生电力的过程。其基本原理是通过燃烧燃料加热水，产生高温高压的蒸汽，蒸汽驱动汽轮机转动发电机。水蒸气发电循环的性能

8、指标包括热力学循环效率等。常见的水蒸气发电循环类型有朗肯循环、卡诺循环等。,水蒸气制冷循环,利用水蒸气制冷的过程,基本原理,热力学制冷性能指标,制冷效率,常见的水蒸气制冷循环,循环类型,热泵效率,水蒸气热泵的性能指标包括热力学热泵效率等。,循环类型,常见的水蒸气热泵循环类型有xxx。,水蒸气热泵循环,基本原理,水蒸气热泵循环利用水蒸气作为工质进行热泵操作。,水蒸气循环中常见的设备,常用设备,01,03,水蒸气循环设备的改进方向,优化方向,02,锅炉、汽轮机和冷凝器的作用,功能,总结,水蒸气循环在工程热力学中起着重要作用，了解其原理和性能指标对于优化工程设计具有重要意义。通过对水蒸气发电循环、水

9、蒸气制冷循环、水蒸气热泵循环以及水蒸气循环设备的介绍，可以更好地理解和应用水蒸气循环知识。,06,第七章 水蒸气,水蒸气表格,水蒸气表格是工程热力学中非常重要的参考数据，包括了水蒸气在不同条件下的热力学参数。工程师在设计过程中通常会根据水蒸气表格的数据来进行计算和分析。,水蒸气表格的内容,结构和性质,饱和水蒸气,表格中的参数,过热水蒸气,计算方法,湿度比,定义和用途,焓值,水蒸气表格的使用方法,如温度、压力等,查找相关参数,根据公式和关联性,对数据进行计算,判断工程应用的适用性,分析计算结果,寻找最佳设计方案,比较不同条件,湿空气表格,湿空气表格是工程热力学中另一个重要的参考数据，用于描述空气

10、中水汽含量和热力学参数。工程师通过湿空气表格可以更好地进行系统设计和性能评估。,湿空气表格的结构,湿空气中水汽的含量,温度与湿度关系,描述水汽在空气中的状态,焓值和熵值,空气中水汽的浓度,湿度比和相对湿度,不同工程领域的使用情况,应用范围,状态参数计算公式,焓值公式湿度比计算公式,循环效率计算,卡诺循环效率公式实际循环效率考虑因素,实例分析,蒸汽轮机效率分析热电站循环分析,水蒸气计算方法,热力学计算方法总结,包括熵值计算气相和水相平衡计算,湿空气的熵值计算方法,熵值计算,01,03,不同湿度比的空气混合后的参数计算,混合物计算,02,湿空气的温度、湿度等计算公式,状态参数计算,总结,第七章主要

11、介绍了水蒸气的热力学计算方法和湿空气的相关内容。通过学习本章内容，可以更好地理解工程热力学中水蒸气和湿空气参数的重要性，以及如何应用这些参数来优化工程设计和运行。,07,第7章 水蒸气的传热传质,水蒸气传热,水蒸气是工程中一种常见的传热介质，其传热机理复杂多样。在工程中，水蒸气被广泛应用于锅炉、汽轮机等设备中作为传热介质。传热计算方法对于工程实践具有重要意义。,水蒸气传热,水蒸气传热的基本原理,传热机理,工程中水蒸气的传热应用场景,传热应用,针对水蒸气传热的计算方法,传热计算方法,水蒸气传质,水蒸气具有独特的传质特性，在工程中扮演着重要角色。水蒸气的传质应用涵盖了各个领域，传质计算方法的研究具

12、有重要意义。,水蒸气传质,水蒸气传质特性的研究,传质特性,水蒸气在工程中的传质应用场景,传质应用,水蒸气传质计算方法的探讨,传质计算方法,水蒸气传热传质设备,介绍水蒸气传热传质设备的种类和功能,设备种类和功能,换热器、冷凝器和蒸发器的性能分析方法,性能分析,水蒸气传热传质设备的设计与优化,设计和优化,水蒸气换热器,水蒸气换热器是重要的传热设备，根据工作原理的不同可以分为不同类型。换热效率和传热系数是评价水蒸气换热器性能的关键指标，需要不断改进和优化。,水蒸气换热器,水蒸气换热器的不同种类及工作原理,种类和原理,水蒸气换热器的换热效率评价方法,换热效率,对水蒸气换热器性能的评价和改进方法,性能评

13、价,08,第八章 水蒸气循环系统优化,水蒸气循环系统的能效评估,评价系统的能源利用效率和节能性能,水蒸气循环系统的综合优化研究,通过调整系统参数实现整体性能最优化,水蒸气循环系统分析,水蒸气循环系统的性能参数,包括压力、温度、热效率等指标,节能减排的优化策略,节能减排是当前水蒸气循环系统优化的重要方向，通过技术创新和管理手段，减少系统能耗和排放量，提高资源利用效率。,回收废热、废水等资源,再生利用,01,03,02,更新锅炉、增加换热器等措施,改进设备,水蒸气循环系统的未来发展方向,引入人工智能、大数据等技术应用,智能化,加大清洁能源利用力度,绿色化,实现循环经济、减少资源消耗,可持续发展,总结知识要点,理解系统性能评估、优化方法和未来发展趋势,展望研究方向,探索新能源利用、系统智能化和可持续发展路径,总结,梳理课程重点,熟悉水蒸气循环系统基本原理和运行特点,结尾,通过对水蒸气循环系统优化的研究，我们可以更好地理解系统运行机制和提升能源利用效率，这对于未来工程热力学领域的发展具有重要意义。,下次再会,