水蒸气的形成过程
水蒸气的蒸发原理
水蒸气的蒸发原理一、引言水是地球上最重要的物质之一，无论是对于生命的存在还是人类的生活，水都起着至关重要的作用。
而水蒸气的形成和蒸发原理更是水循环中不可或缺的一环。
本文将探讨水蒸气的蒸发原理及其相关知识。
二、水蒸气的定义水蒸气是指水在一定温度下由液态转变为气态的状态。
当水分子的热运动达到一定程度时，它们将从液态转变为气态，形成水蒸气。
水蒸气是无色、无味的，是大气中重要的组成部分之一。
三、蒸发的过程蒸发是水从液态向气态转变的过程。
在液体表面，水分子因为热运动而具有不同的速度。
一部分水分子具有较高的速度，能够克服液体表面的吸引力，从而从液体中跃出，进入气态形成水蒸气。
这个过程被称为蒸发。
四、蒸发的影响因素蒸发的速率受多种因素的影响，主要包括以下几个方面：1. 温度：温度是影响蒸发速率的最主要因素之一。
温度越高，水分子的平均能量越大，热运动越剧烈，蒸发速率也就越快。
2. 湿度：湿度是指空气中所含水蒸气的含量。
当空气中的湿度较低时，空气中的水分子较少，水蒸气蒸发得较快；当湿度较高时，空气中的水分子较多，蒸发速率较慢。
3. 表面积：液体的表面积越大，水分子能够从液体中跃出的机会就越多，蒸发速率也就越快。
4. 气流：气流可以将水蒸气迅速带走，加快蒸发速率。
当有风吹过液体表面时，水分子与气流相互作用，蒸发速率会增加。
五、蒸发的应用蒸发是水循环过程中的重要一环，也是许多自然现象和工业过程中不可或缺的一部分。
以下是一些蒸发的应用：1. 太阳能热水器：太阳能热水器利用太阳能将水加热，当水温达到一定程度时，水分子开始蒸发形成水蒸气。
2. 蒸发冷却器：蒸发冷却器是利用蒸发的原理来降低温度的设备。
在蒸发冷却器中，水蒸气从液态水中蒸发出来，吸收周围空气的热量，从而使周围环境变凉。
3. 蒸发干燥：蒸发干燥是一种将液态物质转变为固态的过程。
在蒸发干燥过程中，液态物质首先蒸发成水蒸气，然后通过降温或吸附等方式使水蒸气再次凝结成固态。
水蒸气物理现象
水蒸气物理现象水蒸气是水在高温下发生气化形成的气体态水分子。
在自然界中，水蒸气是非常常见的物理现象，它在大气层中的存在对于维持地球的水循环和气候变化起着重要作用。
本文将介绍水蒸气的基本特性、形成过程以及在大气中的运动和相变等物理现象。
一、水蒸气的特性水蒸气是水分子在高温下气化形成的状态，具有以下特性：1. 水蒸气是无色无味的气体，无法直接观察到。
只有当水蒸气与冷凝物接触时，才能形成可见的水滴或云雾。
2. 水蒸气具有较轻的分子量，相对分子质量为18.015。
相比之下，氧气和氮气的相对分子质量分别为32.00和28.01，水蒸气的分子量较小，因此在大气中常常会比较活跃地运动。
3. 水蒸气是随温度和压力变化而变化的。
当温度升高或压力降低时，水蒸气的存在量会增加；相反，温度下降或压力增加会导致水蒸气的减少。
二、水蒸气的形成过程水蒸气的形成过程主要与水的气化过程相关，主要有以下几种形式：1. 蒸发：当水的温度升高，水分子会获得足够的能量，一部分水分子会脱离液体表面，形成气态的水蒸气。
蒸发是水从液态转变为气态的过程。
2. 沸腾：当水的温度升至100摄氏度时，水分子的平均能量大到可以克服液体表面的压力，大量水分子会同时从液体表面脱离，产生气体态的水蒸气。
沸腾是水在达到饱和状态时，液体内部释放出气体的过程。
3. 升华：当冰在低温下直接转变为水蒸气，称为升华。
水蒸气的形成过程不经过液态的阶段，直接由固态转变为气态。
三、水蒸气在大气中的运动水蒸气在大气中的运动起着重要的调节作用，保持着地球上的水循环平衡。
以下是水蒸气运动的几种方式：1. 对流：水蒸气通过对流运动，随着热空气上升，被带到较高的大气层中。
当水蒸气上升到较高的高度时，遇到较冷的大气层，会发生冷凝，形成云朵或雾霭。
2. 扩散：在大气层中，水蒸气会随着风的吹动而扩散，向周围的地区传播。
这种扩散现象导致了水蒸气的平衡分布，使得地球上各地的水分都能够得到合理的供应。
一般情况下水蒸气的温度-概述说明以及解释
一般情况下水蒸气的温度-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分内容：水蒸气是由水分子在一定的环境条件下从液态转变为气态的状态。
在自然界中，水蒸气是非常常见的一种气体形式，它存在于大气中，也存在于许多日常生活中的活动和现象中。
水蒸气的形成过程主要包括水分子在加热的情况下获得足够的能量，从而使其分子运动加快，克服表面张力和外界压强，逐渐脱离液态自由分子状态而转为气态。
这个过程可以发生在各种温度条件下，但一般来说，随着温度的升高，水蒸气的形成速度会增加。
水蒸气具有一系列特殊的性质。
首先，水蒸气在一定的温度和压力条件下与液态水达到动态平衡，这意味着在一定的温度下，水分子会以一定的速率从液态转变为气态，同时也会以相同的速率从气态转变为液态。
其次，水蒸气具有一定的热容量，即其在吸收和释放热量时的能力。
这也是为什么水蒸气能够在大气中传递热量的原因之一。
在一般情况下，水蒸气的温度取决于其环境的温度和压力。
在常见的大气环境中，水蒸气的温度通常与周围环境的温度相近或略高。
然而，在不同的环境条件下，例如高山地区或者高温环境中，水蒸气的温度可能会有所不同。
了解水蒸气在不同温度下的特点和性质对于我们理解和应用水蒸气至关重要。
在本文中，我们将探讨水蒸气的形成过程、其特点和性质以及其温度的变化规律。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构展开对水蒸气温度的探讨：1. 引言：在这一部分，我们将提供一个概述，介绍水蒸气的基本特性以及为什么研究水蒸气的温度变化是重要的。
2. 正文：这一部分将分为三个子章节，分别讨论水蒸气的形成、性质以及温度变化。
2.1 水蒸气的形成：我们将解释水蒸气是如何形成的，涉及水的蒸发和气态转变的过程，并讨论影响水蒸气形成的因素。
2.2 水蒸气的性质：在这一小节，我们将探讨水蒸气的一些基本性质，如密度、压力、容积等，以帮助读者更好地理解水蒸气的特性。
2.3 水蒸气的温度变化：在这一部分，我们将深入研究水蒸气的温度变化规律，从气体动力学的角度分析水蒸气的温度与环境条件的关系。
水蒸气—定压下水蒸气的生产过程(热工课件)
定压下水蒸气的生产过程
1. 水蒸气的定压生产过程
过冷度：在一定
过热度：在一定压力下，过热蒸汽的温度高于相应压力下的饱和
温度的差值。
过冷度和过热度分别衡量了未饱和水和过热蒸汽远离饱和温度的状
态，差值越大，越远离。
定压下水蒸气的生产过程
2. 水蒸气的p-v图和T-s图
水蒸气定压生产过程
定压下水蒸气的生产过程
1. 水蒸气的定压生产过程
干度：1kg湿蒸汽中所含水蒸气的质量称为湿蒸汽的干度，用x表
示。
x=
+
mvap—湿空气中饱和蒸汽的质量，kg；
mwat—湿空气中饱和蒸汽的质量，kg；
显然，x=0~1，对于饱和水，x=0；对于饱和蒸汽，x=1.
定压下水蒸气的生产过程
2. 水蒸气的p-v图和T-s图
定压下水蒸气的生产过程
2. 水蒸气的p-v图和T-s图
序号
类 型
特
1
一 点
临界点
2
两 线
饱和水线AC、饱和蒸汽线BC
三 区
未饱和水区、湿饱和蒸汽区、
过热蒸汽区
3
4
征
未饱和水、饱和水、湿饱和蒸汽、
五种状态
干饱和蒸汽、过热蒸汽
定压下水蒸气的生产过程
定压下水蒸气的生产过程
1. 水蒸气的定压生产过程
工程中所用的水蒸气是在锅炉中定压加热产生的。定压下生产水
蒸气大致可分为三个阶段，五种状态。
三
个
阶
段
预热阶段：未饱和水→饱和水；
五
种
汽化阶段：饱和水→湿蒸汽→饱和蒸汽； 状
态
过热阶段：饱和蒸汽→过热蒸汽
定压下水蒸气的生产过程
水变成过热蒸汽的五个过程
水变成过热蒸汽的五个过程
水是一种非常普遍的物质，它在我们的日常生活中扮演着非常重要的角色。
而当水被加热到一定程度时，它会发生变化，从液态变成气态，这个过程被称为水的汽化。
而当水被加热到更高的温度时，它会变成过热蒸汽。
那么，水变成过热蒸汽的过程是怎样的呢？下面我们来一起了解一下。
第一步：加热水
水变成过热蒸汽的第一步是加热水。
当水被加热时，它的温度会逐渐升高，水分子的运动也会变得更加剧烈。
当水的温度达到100℃时，水开始沸腾，水分子开始脱离液体表面，变成水蒸气。
第二步：水蒸气的形成
当水开始沸腾时，水分子开始脱离液体表面，变成水蒸气。
水蒸气是一种无色无味的气体，它的密度比空气小，可以漂浮在空气中。
第三步：水蒸气的加热
当水蒸气被加热时，它的温度会逐渐升高，水分子的运动也会变得更加剧烈。
当水蒸气的温度达到100℃时，水蒸气开始变成过热蒸汽。
第四步：过热蒸汽的形成
当水蒸气的温度达到100℃时，水蒸气开始变成过热蒸汽。
过热蒸汽是一种高温高压的气体，它的温度可以达到200℃以上，压力也非常大。
第五步：过热蒸汽的释放
当过热蒸汽的压力超过容器的承受能力时，它会被释放出来。
这个过程被称为爆炸。
爆炸会释放出大量的能量，对周围的环境和人体都会造成严重的伤害。
水变成过热蒸汽的过程是一个非常复杂的过程，需要经过多个步骤才能完成。
在我们的日常生活中，我们需要注意安全，避免过热蒸汽的释放造成的危害。
第十章水蒸气及蒸汽动力循环
sx (1 x)s xs s x(s s) vx (1 x)v xv v x(v v)
即，如已知湿饱和蒸汽干度x，即可利用饱和水及干饱和蒸汽的状 态参数，求得湿饱和蒸汽的相应状态参数的数值。
三、降低乏汽压力对热效率的影响
设初温T1＝const，初压p1＝const 降 低 乏 汽 的 压 力 p2 → 与 乏 汽 压 力 相 应 的饱和温度也随着降低，放热过程2'-3'要比 原过程2-3有较低的放热温度，即T2‘＜T2。 虽 然 这 时 加 热 过 程 的 起 点 T0 也 降 低 为 T0’， 但它对整个加热过程的平均加热温度影响 很小。 因而，由等效卡诺循环的热效率公式 可 知 ， 降 低 乏 汽 的 压 力 p2， 可 以 提 高 朗 肯 循环的热效率。 乏汽的凝结温度主要取决于自然环境 中冷却介质的温度。当乏汽的凝结温度降 低到28℃时，乏汽的压力相应地降低为 0.0039MPa左右。
朗肯循环热效率分析
循环工质吸热 q1＝h1－h0
工质放热
q2 h2 h3
汽轮机所作轴功 水泵耗功
(ws,T)1-2＝h1－h2
(ws,p )30 h0 h3
循环净功 w0 (ws,T )12 (ws,p )30 (h1 h2 ) (h0 h3 )
朗肯循环热效率
p↑→ts↑，q'↑
定压预热过程的能量转换关系为
q h h0.01 (u u0.01) p(v v0.01)
因v’≈v0.01，所以
q h h0.01 (u u0.01)
热工计算仅需计算Δh及Δu，故可任取某个状态作为计算的零 点。国际水蒸气性质会议规定，水的三相点状态下u＝0。
第三章-3-水蒸气
按饱和温度t排列的表(附录A-6a) 按饱和压力p排列的表(附录A-6b)
2）未饱和水和过热蒸汽表 附录A-7
饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）
t / oC T,K
p, MPa
v', m3/kg v, m3/kg
h', kJ/kg
h", kJ/kg
s', kJ/(kg K)
ps
汽
液
化
化
ts
饱和液体
放掉一些水，ts不变， p变。
t
ps
s
ps=1.01325bar
ts=100 ℃
青藏ps=0.6bar
ts=85.95 ℃
高压锅ps=1.6bar
ts=113.32 ℃
饱和状态 ps ts
（2）临界点
• 当温度超过一定值tC时，无论压力p多高也不能使气体液
v
0.0010002 0.0010078 0.0010171
8.119 9.052
h
0.0 167.5 251.1 2647.8 2724.4
s
0.0001 0.5721 0.8310 8.0205 8.2261
使用水和水蒸气热力性质表时注意：
• 先根据已知参数确定状态，以决定要使用的表。 • 查表时仍要用到线性插值法。
0.1 2258.2 99.63 0.0010434 1.6946 417.51 2675.7 1.3027 7.3608 1.0 2014.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 2777.0 2.1382 6.5847 10 1315.8 310.96 0.0014526 0.01800 1408.6 2724.4 3.3616 5.6143
第3节(五) 水蒸气.
va v ' vx v" v
s 0 s ' sx s" s
s
p
三个阶段
a b c d e
T
e b c d
Ts
a v
1）定压预热阶段a-b：未饱和水→饱和水。 tS 比液体热： ql c p dt h ho 面积 absso a 0 2）定压汽化阶段b-c-d：饱和水→干饱和蒸汽，既是定压又 1kg饱和水→干饱和水蒸 是定温的相变加热过程。 气所需的热量称为比汽化 r h"h' 面积bds s b 比汽化潜热： 潜热。 3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽→过热蒸汽。 t c p dt h h 面积dessd 比过热量： qsup tS 将0℃的水加热变为过热水蒸气所需的热量，等于液体热、 汽化潜热与过热热量三者之和。整个水蒸气定压发生过程及 各个阶段中的加热量，均可用水和水蒸气的焓值变化来计算。
v v ''
p
a
b
T
c
b c
d
e
e
a
b c
d
e a
d
v
s
p
五个状态
a b c d e v
T
e b c d
Ts
a
未饱和水（过冷水）：a～b，t<ts 过冷度t=ts-t。p、T 是独立的状态参数。 饱和水：b， t =ts ，p、T 不是独立的状态参数。 干饱和蒸汽：d，t=ts ，p、T 不是独立的状态参数。 湿蒸汽：c，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。 干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。 u x xu 1 xu 过热蒸汽：e，t>ts , v x xv 1 xv 过热度t=t-ts , p、T s x xs 1 xs hx xh 1 x h’ 是独立的状态参数。
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vx xv"(1 x)v' xv" hx xh"(1 x)h' h' x s x xs"(1 x) s ' s ' x
Ts
5.2 水蒸汽的状态参数
六. 压力为P的过热蒸汽
过热度：t – ts
qsup c p dT
Ts
kJ/kg
5.1
水蒸气的产生过程
水蒸汽的定压过热过程 过热
qsu h2 h "
kJ/kg
1kg水从1状态被加热到2状态所吸收的热量:
q ql ' r qsu (h ' h0 ) (h " h ') (h2 h ") h2 h0
5.1
水蒸气的产生过程
三. 水蒸汽的p-v图和T-s图
p
C
T
pc
C
20
Ⅰ
Tc
2'
T
Ⅲ Ⅰ
1' 2'
Tc
Ⅲ
2x
Ⅱ
2"
2x 1x
2" 1"
Ⅱ
10
1'
1x
1"
20 10
x
x
v
s
水蒸汽的p-v图和T-s图
5.2 水蒸汽的状态参数
一.水与水蒸汽表
水及水蒸汽的参数计算中不必求其绝对值， 仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国 际水蒸汽会议规定，水的三相点即273.16K的液 相水作为基准点，规定其热力学能及熵为0，即 对于t0=ttp=273K、p0=ptp=611.7Pa的饱和水有：
在湿蒸汽区，p、t不是两个独立的变量，因 此不能由p、t确定状态点。
5.2 水蒸汽的状态参数
已知p（或t）及某一比参数y（v或s或h）,判 断水或蒸汽所处的状态 查饱和表得已知压力（或 温度）下的y’、y”：
y y 未饱和水 y y y 湿蒸气（算出干度x） y y 过热蒸气
定容、定压、定温及定熵四种
二.
水蒸汽基本公式
q u w q h wt qv u q p h w w vdp q Tds pdv
t
后三式只用于可逆过程 。
5.3 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的定压过程
工程中的设备:锅炉、换热器 p 过程特点:p=定值 过程在图中表示
q = h2-h1
5.3 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的绝热过程 工程中的设备：汽轮机 过程特点:q=0
p p1 p2 1
过程在图中表示
2 2’
v
5.3 水蒸汽的基本热力过程 T
1 h1 p1 p2 2 2’ s
T-s 图和h-s图中的表示
h
1
h2’ h2
p1 p2
2 2’ s
5.3 水蒸汽的基本热力过程
结论：一定的饱和温度对应于一定的饱和压 力，反之也成立，即两者间存在单值关系。
ps f t s
5.1
水的定压加热过程
水蒸气的产生过程
未饱和水状态
饱和水状态
湿饱和蒸汽状态
干饱和蒸汽状态
过热蒸汽状态
水的预热阶段
饱和水的汽化阶段 水蒸汽的定压生成过程
过热阶段
5.1
预热阶段
水蒸气的产生过程
状态及状态参数：
s2 s ' 6.7648 0.4221 0.78787 s " s ' 8.4725 0.4221
h2
2
x2 s
干
度
x2
出口焓
h2 h ' x2 (h " h ')
121.30 0.78787 (2553.45 121.30) 2037.52kJ/kg
p
C
T
Tc
T v
远离饱和线， 接近于理想 气体.
水蒸汽的定温过程 可逆过程： q Tds T s
wt q h
T
h 2 1 s s
1
2
水蒸汽的定容过程 实际设备中不常见
p 2
1 v
T
v
h
v 2 1
p
2 1
s
p
T
s
例题
过热蒸汽由初态p１=2MPa、t１=300℃绝热膨胀到
p2=４kPa = 0.004MPa，求此过程中每kg蒸汽所作
1 3 4
2
v
5.3 水蒸汽的基本热力过程
T
2
h 3
1 h2 2
1
4
h1
3
4 s
s2
s1
s
T-s 图和h-s图中的表示
5.3 水蒸汽的基本热力过程
能量转换计算
q h vdp
wt= 0 q =h
举例：锅炉中，水从30℃、4MPa, 定压加热到450℃。 ts(4MPa)=250.33℃
水蒸气的产生过程
第五章
水蒸气
5.1 水蒸气的产生过程 5.2 5.3 水蒸气的状态参数 水蒸气的基本热力过程
5.1
水蒸气的产生过程
一.汽化与凝结 汽化 物质由液态转变为汽态的过程。 汽化方式 蒸发：汽化过程在液体表面发生。 沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生.
5.1
水蒸气的产生过程
凝结：物质由汽态转变为液态的过程。凝结的速度 取决于空间蒸汽的压力。 饱和状态：
7－4 水蒸汽表和图
5.2 水蒸汽的状态参数
内插法介绍 已知 x1, y1, x2 , y2 , xa 求
y
ya ?
由图可看出ya y1 h
y2 ya y1
2
1
x1
h
y1 xa
ya y2 x2
两三角形相似，对应边成比例。 y2 y1 h 有 x2 x1 xa x1 xa x1 整理得 h y2 y1 x2 x1
的功及每kg蒸汽膨胀终态蒸汽的干度。
解
Ⅰ查图法 从 h-s 图上查得
h h1
1
p1 t1 p2
h1=3025kJ/kg,h2＝2035kJ/kg, x2＝0.786
每kg 蒸汽所作的功
ws h1 h2 3025 2035 990kJ/kg
h2
2
x2 s
Ⅱ查表法
由 p１=2MPa、t１=300℃，从水蒸气表 中查得
这个阶段所需的热量称为过热热 qsup。t-ts称为过热度
5.1
水蒸气的产生过程
二. 水蒸汽定压生成过程中热量的计算
水的Hale Waihona Puke 压预热阶段液体热T
ql h ' h0
kJ/kg
Ts
1'
2
1x
1"
饱和水的定压汽化过程 汽化潜热
1
ql
s'
r
qsu
s" s
r h " h '
kJ/kg
r Ts s " s '
能量转换计算
q = 0
T
可逆过程：
1
p1 p2 2 2’
wt h1 h2
不可逆过程：
wt h1 h2'
s
5.3 水蒸汽的基本热力过程
h
汽轮机内效率
h1
h2’ h2 p1 p2
1
2 2’ s
h1 h2' oi h1 h2
5.3 水蒸汽的基本热力过程
水蒸汽的定温过程
实际设备中很少见
未饱和水（过冷水）
p const . t ts v v s s h h
饱和水
p const . t ts v v s s h h
这个阶段所需的热量称为液体热 ql
5.1
汽化阶段
水蒸气的产生过程
湿饱和蒸汽：饱和水与饱 和蒸汽混合物 湿(饱和)蒸汽 干饱和蒸汽
5.1
干度x：
水蒸气的产生过程
湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。
x
mg m f mg
5.1
过热阶段
水蒸气的产生过程
干饱和蒸汽
过热蒸汽
p const . t ts v v s s h h
p const . t ts v v s s h h
T
h h" qsup
T dT dT s cp cp 273.16 T Ts Ts T TS
5.2 水蒸汽的状态参数
水与水蒸汽的状态参数p、v、t、h、s均可从水 蒸汽图表中查到，图表中没有的参数，可根据 参数间的一般关系计算得到，如u 按 u=h-pv 计算。 热力学性质表很简单，它是把热力学性质以一一 对应的表格形式表示出来，其特点表现在：对确定 点数据准确，但对非确定点需要内插计算，一般用 直线内插。
饱和水
p const . t ts v v s s h h
p const . t ts v v v s s s h h h
p const . t ts v v s s h h
这个阶段所需的热量称为汽化潜热 g
1kg 蒸汽所作的功
ws h1 h2 3022.6 2037.5 985.1kJ/kg
完
汽体分子回到液体中 液体分子脱离其表面的 ＝ 的凝结速度 汽化速度 这时液体与蒸汽处于动态 平衡状态，称为饱和状态
饱和液体 饱和蒸汽
5.1