掌握水蒸气定压发生过程及p

掌握水蒸气定压发生过程及p-v图和T-s图。

一、水蒸气的定压发生过程

水蒸气的定压形成过程经历了未饱和水预热、饱和水汽化和水蒸气过热三个阶段（即定压加热过程），并经历了未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽和过热蒸汽等五种状态，如图7-7所示。

图7-7 水蒸气的定压发生过程

注意：状态参数的变化

l 压力：由于是定压过程，所以压力不变；

l 温度：水预热及水蒸气过热过程中温度增加，但在饱和水汽化过程中，经饱和湿蒸汽直至完全成为干饱和蒸汽，所处状态均为饱和状态，因压力不变，所以温度也不变；

l 比容、焓、熵：均增加。

注意：由于理想气体很难（或不可能）发生凝结现象，所以永远处于过热状态，因此其定压加热过程中，温度、比容、焓、熵均是增加的增加。这时理想气体与实际气体区别的具体体现！

二、水蒸汽的p-v图和T-s图

1.一点、两线、三区、五态

如图7-8所示。

图7-8 水蒸汽的p-v图和T-s图

l 一点：临界状态（C点）

l 两线：饱和液体线、干饱和蒸汽线

l 三区：未饱和液体区、饱和湿蒸汽区、过热蒸汽区，如图7-9中I、II、III所示。其中饱和液体线、干饱和蒸汽线和三相点定压线围成了饱和湿蒸汽区；饱和液体线、三相点定压线和临界点定温线围成了未饱和液体区；干饱和蒸汽线、临界点定温线靠右区域为过热蒸汽区。需要注意的是：其他区域（蓝色）为气液不分的区域，即流体区域。

l 五态：未饱和液体、饱和液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽

图7-9水蒸汽的p-v图和T-s图的“三区”

2.饱和水线与饱和蒸汽线

l 饱和水线随着压力或温度的升高，比容增大。

l 干饱和蒸汽线随着压力或温度的升高，比容减小。

解释：

压力的升高，应使工质比容减小（即密度增大），而温度升高，则会使比容增大。在压力和温度同时增加时，比容的变化则取决于这两种作用程度谁大谁小。

一般工质所处状态的可压缩性小（如饱和水）则比容增加（温度升高的影响高于压力升高的影响）；而可压缩性大（如干饱和蒸汽）则比容减小（压力升高的影响高于温度升高的影响）

3.汽化过程与汽化潜热

l 水蒸气定压发生过程各阶段的加热量见图7-10。

图7-10 水蒸气定压发生过程各阶段的加热量

l 其中饱和湿蒸汽区随着压力的升高，该区域减小，即汽化或凝结过程将缩短，从而吸热或放热量将相应降低。

在某压力下，1kg工质在汽化（或凝结）过程中，吸收（或放出）的热量称为该压力下的汽化潜热（或

液化潜热），用r表示，单位为kJ/kg。

在不同的压力下，汽化潜热的数值不相同，一般压力越高，r越小，临界点处r=0。水的部分汽化潜热数据见表7-1。

表7-2水的汽化潜热数据（摘录）

压力P s Mpa0.0010.1110

汽化潜热R kJ/kg2484052258.22014.41315.8

4.饱和状态的确定

(1)独立状态参数个数

由于饱和湿蒸汽是由压力、温度相同的饱和水与干饱和蒸汽相同物质所组成的混合物，根据状态公理，要确定其状态，需要两个独立状态参数。

由于饱和状态温度和压力是非独立状态参数，因此区分饱和液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽三者的状态只靠温度和压力是不够的，需要另外一个状态参数如焓、熵、比容等，但常用的是干度x。

(2) 干度

x=0为饱和液体；x=1为干饱和蒸汽，而0

注意：

以上是以水为例得到的一些结论，对于其它工质，如氨、氟利昂、汞等，亦可获得类似的结果，但其临界参数值、饱和蒸汽压曲线，以及p-v图和T-s图上各曲线的斜率等均与水不同。

分析：

7-1.有没有500oC的水？有没有-3 ℃的蒸汽？

答：由于水的临界点温度为t c=374.15 ℃，而t=500oC>t c，所以没有500oC的水。而t=-3oC>t A=0.01℃，因此有-3 ℃的蒸汽。如图7-11（或7-9）所示。

图7-11 题1参考图

7-2.只要是定压过程dh=c p dT对任何工质都适用。如果将此式应用于水蒸气的定压发生过程，由于汽化时dT＝0而得到dh＝0的推论。这一推论是错误的，试回答错在哪里?

答：dh=c p dT对于任何工质的定压过程确是成立的。

在汽化过程中，虽然dT=0，但由于其间c p→∞，所以不能得出dh=c p dT=0的结论。