水的定压汽化过程与水蒸气的热力过程

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,*,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,*,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,*,第一节 概 述,水蒸气是人类使用最早、应用最广（汽车、火车、轮船、发电）的工质。为什么它受到人们的特别喜爱呢？是因为水分布广，价格便宜，无毒无臭，而水蒸气的获得又特别容易（在常压下只要加热到100以上就产生）,而在常温下就以液体水的情况存在，便于我们的循环使用。,从工程中使用的参数范围来看，水蒸气离液态水不远，工作过程有集态变化。且水蒸气分子间不仅存在作用力，分子占有容积，而且水蒸汽是由一个分子、二个、三个、四个分子机械结合成复合体的混合物，而且随着参数的变化，结合与分裂现象不断发生，因此水蒸气的性质不同于一般的气体，更不同于理想气体。,水蒸气的状态方程，比热关系式及,u、h、s,的分析式可以从实验和理论结合的方法得到，一些经验的公式相当复杂，用于一般工程计算不方便，为了计算方便将水蒸气性质的复杂公式，用计算机计算出水蒸气的热力性质，经实验验证后，编成图、表直接查用，简单、方便、精确。,实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数，,且与体积有关，所以比热容也是温度和体积的函数。,水蒸汽的热力学能、焓和熵通过查图和表求得。,我们学习的目的，是在了解水蒸气发生的物理过程的基础上，应用水和水蒸汽热力性质、图表进行水蒸气性质和热力过程的计算，关于这些图表如何制作的过程及研究方法，我们不去管它，只要会用即可。,第二节 水的定压汽化过程和 水蒸气的,p-v,图及,T-s,图,汽化和液化,汽化,蒸发,沸腾,汽化和液化(vaporizationandliquefaction),汽化,：,由液态到气态的过程。,蒸发,：,在液体表面进行的汽化过程。,沸腾,：,在液体表面及内部进行的强烈汽化过程。,液化,：,由气相到液相的过程。,饱和蒸汽,饱和水,相应的温度和压力称为,饱和温度（,t,s,）,和,饱和压力(,P,S,),，两者一一对应。,t,s,=f(P,s,)，,只有一个独立变量。,一、饱和温度和饱和压力,饱和状态(Saturatedstate),当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡，宏观上气、液两相保持一定的相对数量,饱和状态,。,饱和状态：汽化与凝结的动态平衡,饱和温度,T,s,饱和压力,p,s,一一对应,T,s,p,s,p,s,=1.01325bar,t,s,=100,青藏,p,s,=0.6bar,t,s,=85.95,高压锅,p,s,=1.6bar,t,s,=113.32,二、水的定压汽化过程,容器中装有1kg水,，,0,p,v,T,s,100,a,b,a,b,100,100,c,d,d,c,100,e,e,s,s,x,s,s,s”,T,s,v,a,v,v”,v,x,v,s,0,p,T,a,b,c,e,d,e,b,a,v,c,d,五,个,个,状,状,态,态：,（1,）,）a,：,：,未,未,饱,饱,和,和,水,水（,过,过,冷,冷,水,水,）,）,，,，,tt,s,过热,度,度,t=,t-t,s,p、T,是独,立,立的,状,状态,参,参数,，,，单,相,相均,匀,匀系,=,f(p,T)。,三个,阶,阶段,：,：,1）定压,预,预热,阶,阶段a-b：未,饱,饱和,水,水变,为,为饱,和,和水,。,。比,液,液体,热,热：,2）定压,汽,汽化,阶,阶段b-c-d：饱和,水,水变,为,为干,饱,饱和,蒸,蒸汽,，,，既,是,是定,压,压又,是,是定,温,温的,相,相变,加,加热,过,过程,。,。比,汽,汽化,潜,潜热,：,：,3）定压,过,过热,阶,阶段d-e：饱和,蒸,蒸汽,变,变成,过,过热,蒸,蒸汽,，,，比,过,过热,热,热：,s,s,x,s,s,s”,T,s,v,a,v,v”,v,x,v,s,0,p,T,a,b,c,e,d,e,b,a,v,c,d,C,C,x=0,x=0,x=1,x=1,p,0,v,s,T,0,湿蒸汽区,湿蒸汽区,过热蒸汽区,过热蒸汽区,未饱和水区,未饱和水区,三、,水,水蒸,气,气的,p-v,图和,T-s,图,1、,一点二线,三,三区五态,。,。,2、当压,力,力升高时,，,，饱和温,度,度随之升,高,高，汽化,过,过程缩短,，,，比汽化,潜,潜热减少,，,，预热过,程,程变长，,比,比液体热,增,增加。,3、,饱,饱和水的,比,比体积随,压,压力的升,高,高略有增,加,加，而饱,和,和蒸汽的,比,比体积则,随,随压力的,升,升高明显,的,的减小。,4、临界,点,点上的比,汽,汽化潜热,为,为零，即,汽,汽化在一,瞬,瞬间完成,。,。,第三节,水,水蒸气,表,表,饱和水与,饱,饱和水蒸,气,气表、未,饱,饱和水与,过,过热蒸汽,表,表,一、饱和,水,水与饱和,水,水蒸气表,1.按温度排列，,附表2,t,p,s,v，h，s，v”，h”，s”,2.按压力排列，,附表3,p,t,s,v，h，s，v”，h”，s”,湿蒸汽：,v，h，s,v”，h”，s”,x,二、未饱和水与过热水蒸气表,t，,p,v，h，s,u=h-pv,二、未饱,和,和水及过,热,热蒸汽表,饱和水及,干,干饱和蒸,汽,汽表,三、计算,步,步骤,1、确定,状,状态,已知（,p，t,）,t,s,t t,s,过热蒸汽,t t,s,未饱和水,已知（,p，v,）,v,v”,vv v”,湿蒸汽,v v”,过热蒸汽,x,S,x,，,h,x,2、根据,状,状态查相,应,应的图或,表,表，湿蒸,汽,汽查饱和,水,水与饱和,蒸,蒸汽表，,再,再利用干,度,度公式求,出,出。,3、热力,学,学能利用,公,公式,u=h-pv,求得。,例6-2:,P=,0.5Mpa,，v=,0.36m,3,/kg，确定状,态,态，并求,出,出温度、,比,比焓、比,热,热力学能,和,和比熵。,（,（P77),据,P,=0.5Mpa，,查,查饱和水,与,与饱和蒸,汽,汽表,t,s,=151.85,C,，,v,=0.0010928,m,3,/kg,，,v”=,0.37481,m,3,/kg,解：,湿蒸汽,查表得,：h=,640.1,kJ/kg,，,h”=,2748.5kJ/kg,s=,1.8604,kJ/(kg,K),，,s,”=6.8215kJ,/(kg,K),第四节,水,水蒸气,的,的,h-s,图,我们用过,p-v,图、,T-s,图,这在,热,热力过程,的,的分析中,常,常用，一,个,个叫示功,图,图，一个,叫,叫示热图.但功和,热,热都是一,块,块面积，,不,不直接，,而,而用,h-s,图可用线段来表示功,和,和热.,h-s,图由上界,线,线、下界,线,线及定压,线,线群，定,温,温线群，,定,定容线群,、,、定干度,线,线群组成,。,。,定压线群,联立：,dq,p,=dh,dq=Tds,，,，,可得：,定温线群:,在湿蒸汽,区,区定压线,就,就是定温,线,线，因而,定,定温线在,湿,湿蒸汽区,为,为直线；,在,在过热蒸,汽,汽区为向,右,右凸曲的,曲,曲线，,越,越往右，,定,定温线越,趋,趋于水平,。,。,定干度,线,线群:定干度,线,线是,x,=0和,x,=1之,间,间的等,分,分线，,在,在,Ts,、,、pv,图上如,图,图。只,有,有在湿,蒸,蒸气区,才,才存在,。,。,第五节,水,水蒸,气,气的基,本,本热力,过,过程,目的,：1）,初,初、终,状,状态参,数,数；,2）过,程,程功、,热,热量以,及,及焓、,熵,熵的变,化,化量。,可逆过程,1）根,据,据初态,已,已知条,件,件查图,或,或表得,到,到其他,状,状态参,数,数。,2）根,据,据过程,特,特征和,终,终态参,数,数查图,或,或表得,其,其他终,态,态参数,。,。,3）求解,步,步骤：,据初、终,状,状态参数,求,求出功、,热,热量以及,焓,焓、熵变,化,化量。,一、定容,过,过程,（,v,=常数),体积功,技术功,二,、,、,定,定,压,压,过,过,程,程,（,p,=,常,常,数,数),体积功,技术功,三,、,、,定,定,温,温,过,过,程,程,（,T,=,常,常,数,数),四,、,、,绝,绝,热,热,过,过,程,程,（,s,=,常,常,数,数),单位质量热量,：,体积功：,技术功：,体积功：,技术功：,1-2可逆过程：,1-2不可逆过程：,绝热效率（相对内效率）：,工,程,程,上,上,对,对,汽,汽,轮,轮,机,机,而,而,言,言,，,，,一,一,般,般,给,给,出,出,相,相,对,对,内,内,效,效,率,率,。,。,它,它,反,反,映,映,了,了,过,过,程,程,不,不,可,可,逆,逆,的,的,程,程,度,度,，,，,它,它,越,越,大,大,，,，,反,反,映,映,过,过,程,程,的,的,不,不,可,可,逆,逆,性,性,愈,愈,小,小,，,，,它,它,等,等,于,于1,时,时,说,说,明,明,过,过,程,程,是,是,可,可,逆,逆,的,的,，,，,也,也,称,称,为,为,定,定,熵,熵,效,效,率,率,。,。,例6-6(P82),P,1,=5,Mpa,，,t,1,=450,C,，,P,2,=0.005,Mpa,，,oi,=0.9,求,x,2,，s,2,，w,t,，x,2,，,，,s,g,，w,t,h,s,p,2,p,1,t,1,1,2,解,：,：可,逆,逆,过,过,程,程1-2,：,：,P,1,，t,1,h,1,=3317kJ/kg，,s,1,=6.8204kJ/(kg,K),s,2,=,s,1,=,6.8204kJ/(kg,K),P,2,s,2,=0.4762kJ/(kg,K),，,s,2,”=8.3952kJ/(kg,K),h,2,=,137.77kJ/kg，,h,2,”=,2561.2kJ/kg,2,h,s,p,2,p,1,t,1,1,2,不,可,可,逆,逆,过,过,程,程1-2,：,：,P,2,s,2,=0.4762kJ/(kg,K),，s,2,”=8.3952kJ/(kg,K),h,2,=137.77kJ/kg，,h,2,”=2561.2kJ/kg,作,业,业,P82,83,1,、,、5,、,、7,谢,谢,谢,观,观,看,看,/,欢,迎,迎,下,下,载,载,BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH,