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第六章 水蒸气的热力性质和过程

第六章 水蒸气的热力性质和过程. 第一节 概述 第二节 水的定压汽化过程和 水蒸气的 p-v 图及 T-s 图 第三节 水蒸气表 第四节 水蒸气的 h-s 图 第五节 水蒸气的基本热力过程. 基本要求：. 1 。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念： （ 1 ）饱和水（饱和温度、饱和压力） （ 2 ）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） （ 3 ）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 （ 4 ） 一点、两线、三区、五态 2 。熟练掌握水蒸汽的热力性质、水定压汽化过程和水蒸汽的 P-V 图、 T-S 图

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第六章 水蒸气的热力性质和过程

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  1. 第六章 水蒸气的热力性质和过程 第一节 概述 第二节 水的定压汽化过程和 水蒸气的p-v图及T-s图 第三节 水蒸气表 第四节 水蒸气的h-s图 第五节 水蒸气的基本热力过程

  2. 基本要求： 1。熟练掌握水蒸汽的有关基本概念： （1）饱和水（饱和温度、饱和压力） （2）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） （3）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 （4） 一点、两线、三区、五态 2。熟练掌握水蒸汽的热力性质、水定压汽化过程和水蒸汽的 P-V图、T-S图 3。掌握水蒸汽表和利用水蒸汽表进行五态的相关基本计算 4。掌握水蒸汽的h-S图和基本热力过程计算

  3. 范德瓦尔方程 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。 第一节 概 述 理想气体： 水蒸汽：------实际气体（不能用理想气体的状态方程） 实际气体的状态方程：

  4. 蒸发 汽化 沸腾 饱和蒸汽 饱和水 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 一、饱和温度和饱和压力 饱和状态 相应的温度和压力称为饱和温度（ts）和饱和压力，两者一一对应。 ts =f(P)

  5. 容器中装有1kg水， >100℃ 100℃ 100℃ 0℃ 100℃ p T e c d b a b c d e a s v 二、水的定压汽化过程

  6. p T a b c d e e va d b c Ts v v’ vx a s v” s0 v s’ sx s” s 五个状态： （1）a：未饱和水（过冷水），t < ts 过冷度t = ts- t , p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p， T )。 （2）b：饱和水，t = ts， p、T 不再是独立的状态参数 处于平衡态单相均匀系= f ( p或T )。v’，u’，h’，s’ （3）d：干饱和蒸汽，t = ts， p、T 不再是独立的状态参数 处于平衡态单相均匀系= f ( p或T )。v”，u”，h”，s”

  7. p T a b c d e e va d b c Ts v v’ vx a s v” s0 v s’ sx s” s （4）c：湿蒸汽，饱和水和饱和蒸汽的混合物 t = ts， p、T 不是独立的状态参数。 处于平衡态双相非均匀系= f ( p或T，x )。 干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。 （5）e：过热蒸汽，t > ts , 过热度t = t- ts , p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p , T )。

  8. 三个阶段： 1）定压预热阶段a-b：未饱和水变为饱和水。比液体热： 2）定压汽化阶段b-c-d：饱和水变为干饱和蒸汽，既是定压又是定温的相变加热过程。比汽化潜热： 3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽变成过热蒸汽，比过热热： p T a b c d e e va d b c Ts v v’ vx a s v” s0 v s’ sx s” s

  9. 未饱和水区 p 未饱和水区 C C T 过热蒸汽区 过热蒸汽区 x=0 x=1 湿蒸汽区 湿蒸汽区 x=1 x=0 0 0 v s 三、水蒸气的p-v图和T-s图 1、一点二线三区五态。 2、当压力升高时，饱和温度随之升高，汽化过程缩短，比汽化潜热减少，预热过程变长，比液体热增加。 3、 饱和水的比体积随压力的升高略有增加，而饱和蒸汽的比体积则随压力的升高明显的减小。 4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。

  10. p 未饱和水区 p T 未饱和水区 C C T a b c d e e 过热蒸汽区 过热蒸汽区 x=0 x=1 va d b c Ts v 湿蒸汽区 湿蒸汽区 v’ x=1 x=0 vx a s 0 0 v” v s s0 v s’ sx s” s （1）饱和水（饱和温度、饱和压力） （2）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） （3）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 （4） 一点、两线、三区、五态

  11. 第三节 水蒸气表 1. 按温度排列，附表2 tp,v’，h’，s’， v”，h”，s” 2. 按压力排列，附表3 pts,v’，h’，s’， v”，h”，s” 二、未饱和水与过热水蒸气表 t，pv， h， s v’，h’，s’ v”，h”，s” x 湿蒸汽： u=h-pv 饱和水与饱和水蒸气表、未饱和水与过热蒸汽表 一、饱和水与饱和水蒸气表

  12. t <ts未饱和水 t >ts过热蒸汽 ts v <v’未饱和水 x Sx，hx v’<v <v”湿蒸汽 v’,v” v >v”过热蒸汽 1、确定状态 三、计算步骤 已知（p，t） 已知（p，v） 2、根据状态查相应的图或表，湿蒸汽查饱和水与饱和蒸汽表，再利用干度公式求出。 3、热力学能利用公式u=h-pv求得。

  13. 例 P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，确定状态，并求出温度、比焓、比热力学能和比熵。 查饱和水与饱和蒸汽表 ts=151.85C，v’=0.0010928m3/kg，v”=0.37481m3/kg 解： 湿蒸汽 h’=640.1kJ/kg，h”=2748.5kJ/kg s’=1.8604kJ/(kgK)，s”=6.8215kJ/(kgK)

  14. 一、定压线：dqp = dh， dq = T.ds， 定压预热阶段：向上凹曲的曲线； 定压汽化阶段：直线； 定压过热阶段：上凹曲的曲线。 h X=0 X=1 C s 第四节 水蒸气的h-s图 二、定温线：在湿蒸汽区定压线就是定温线，因而定温线在湿蒸汽区为直线；在过热蒸汽区为向右凸曲的曲线， 越往右，定温线越趋于水平。 因T-s图分析循环有优点，但用于计算不方便；而h-s图用作数值计算很方便。 三、定干度线：湿蒸汽区不同定压线上干度相同的状态点的连线。

  15. 可逆过程 第五节 水蒸气的基本热力过程 目的：1）初、终状态参数； 2）过程功、热量以及焓、熵的变化量。 求解步骤： 1）根据初态已知条件查图或表得到其他状态参数。 2）根据过程特征和终态参数查图或表得到其他终态参数。 3）根据初、终状态参数求出功、热量以及焓、熵变化量。

  16. 体积功 技术功 t2 p1 h 体积功 技术功 2 x=1 1 x1 s 一、定容过程（v= 常数 ) 二、定压过程（p= 常数 )

  17. 单位质量热量： 体积功： 技术功： 体积功： 技术功： 三、定温过程（T= 常数 ) 四、绝热过程（s = 常数 )

  18. h 1-2可逆过程： p1 1 p2 t1 1-3不可逆过程： 2 3 s 绝热效率（相对内效率）：

  19. h p1 1 p2 t1 h1=3317kJ/kg， s1=6.8204kJ/(kgK) 2 P1，t1 s P2 s2’=0.4762kJ/(kgK)，s2”=8.3952kJ/(kgK) h2’=137.77kJ/kg，h2”=2561.2kJ/kg 例 P1=5Mpa，t1=450C， P2=0.005Mpa，oi=0.9求x2，s2，wt，x2’，sg，wt’ 解：可逆过程1-2： s2=s1= 6.8204kJ/(kgK)

  20. h p1 1 p2 t1 2 2‘ s P2 s2’=0.4762kJ/(kgK)，s2”=8.3952kJ/(kgK) h2’=137.77kJ/kg，h2”=2561.2kJ/kg 不可逆过程1-2’：

  21. 本章小结： 1。基本概念： （1）汽化、凝结（2）饱和状态（饱和温度、饱和压力） （3）过冷度（过冷水）、过热度（过热蒸汽） （4）液体热、过热热、汽化潜热、干度、临界点 （5） 一点、两线、三区、五态 2。基本原理： （1）水的定压汽化过程(三个阶段：定压预热、定压汽化、定压过热） （2）水蒸汽的P-V图、T-S图(一点、两线、三区、五态) （3）水蒸气表 a、饱和水（用’表示）和饱和水蒸汽表（用”表示） b、未饱和水和过热水蒸气表(热力学能用 U=h-PV 来计算) c、湿蒸汽用：Y x = X Y” + (1-X)Y’来计算 （4） h-S图（定压线P、定温线T、定干度线X） 3。水蒸汽的热力过程和应用 (1)定容过程（2）定压过程（3）定温过程（4）绝热过程 计算步骤：a、由两初态查表或图 b、确定终态并查表 c、计算 q w wt h S 等。

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