06第六章 水和水蒸气的性质解析
工程热力学水蒸汽的热力性质
一点(临界点) 二线(饱和水线、干饱和蒸汽线) 三区(未饱和水区、湿蒸汽区、过热蒸汽区) 五态(未饱和水状态、饱和水状态、湿蒸汽状态、干饱和
蒸汽状态、过热蒸汽状态) 水蒸气热力性质图结构特征口诀
“ 一点连双线，三区五态 含 ”
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5-3 水蒸气的热力性质图表
一、水和水蒸气的热力性质表 包括两种表：
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二、水蒸气的p-v图和T-s图
将各种压力下水蒸气的定压产生过程线集中表示在 p-v图和T-s图上而得到。
压力升高对汽化过程的影响 p升高（ts升高）：v0基本不变（水的可压缩性极小）； v′增大（因水的膨胀性大于压缩性）； v″减小（因汽的压缩性大于膨胀性）；
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5-2 水蒸气的定压产生过程
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5-2 水蒸气的定压产生过程
三、高参数水蒸气对锅炉设备的影响
温度提高的影响
——过热器的受热面积增大， 对材料耐热性能要求高。
压力提高的影响
——液体热和过热热的比例增 大，汽化热的比例缩小，所以 要求：省煤器和过热器受热面 增大，而水冷壁受热面减小。
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课 堂 问 答
1、为什么现代高参数锅炉广泛设置顶棚过热器和 屏式过热器？
ps上升， ts上升
ts上升， ps上升
一一对应
饱和温度 32.88 ℃ 100 ℃ 179.88 ℃ 365.71 ℃
水
如青藏高原：ps=0.06MPa
ts=85.95 ℃
使水汽化的方法： 1）加热升温；2）降压扩容。
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5-2 水蒸气的定压产生过程
5-2 水蒸气的定压产生过程
一、水蒸气的定压产生过程
饱和水与干饱和蒸汽的热力性质表；
未饱和水与过热蒸汽的热力性质表.
课件-水与水蒸气性质-22页PPT精选文档
p>ps(t) t
p=ps(t)
t<ts(p) p
Hale Waihona Puke t=ts(p)06.11.2019
同样理由，使过热蒸汽变成饱 和状态可以通过降温或加压实现。
p<ps(t)
p
p=ps(t)
(p,t)
t>ts(p)
t
t=ts(p)
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2 水的定压加热汽化过程
临界点 饱和液体线 饱和蒸汽线 过冷区 湿蒸汽区 过热区
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不同加热温度下水蒸气的特征曲线
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4 水蒸气表和图
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水蒸气图表
12℃时 饱和压力？ 饱和液体比容？ 饱和气体比容？ 汽化潜热？
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湿蒸汽的性质
R134a:
ps/ MPa ts/ ℃
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0.06 -37.07
0.1 -26.43
0.2 -10.09
1.0 39.39
由于ps和ts一一对应，未饱和液(p,t)可以是压力 p大于温度t对应的饱和压力ps(t)；也可是温度t小于 压力p对应的饱和温度ts(p)。所以从未饱和液状态 达到饱和状态既可以保持压力不变而提高温度，
06.11.2019
单位时间内进入空 间的分子数目与返回液 体中的分子数目相等时， 即汽化速度=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，此时
的状态称为饱和状态。
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饱和状态下的液体称为饱和液体，其蒸汽
称为干饱和蒸汽。处于未饱和状态的液体叫做 未饱和液体。饱和状态下的液体和蒸汽的温度 称为饱和温度，与饱和温度相对应的饱和蒸汽 的压力称为饱和压力。实验指出，液体的饱和 压力和饱和温度是一一对应的。如水蒸气：
水,蒸汽,空气性能参数讲解
水,蒸汽,空气基本性质水性质性能参数水的基本物理化学性质1、水的形态、冰点、沸点：纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。
水在1个大气压时（105Pa），温度在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。
从0℃-100℃之间为液体（通常情况下水呈液态），100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。
2、水的比热：把单位质量的水升高1℃所吸收的热量，叫做水的比热容，简称比热，水的比热为4.2x103[kj/kg.℃)]。
3、水的汽化热：在一定温度下单位质量的水完全变成同温度的气态水（水蒸气）所需的热量，叫做水的汽化热。
（水从液态转变为气态的过程叫做汽化，水表面的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能进行）4、冰（固态水）的溶解热：单位质量的冰在熔点时（0℃）完全溶解为同温度的水所需的热量，叫做冰的溶解热。
5、水的密度：在一个大气压下（105Pa），温度为4℃时，水的密度为最大（1g/cm3），当温度低于或高于4℃时，其密度均小于1g/cm3。
6、水的压强：水对容器底部和侧壁都有压强（单位面积上受的压力叫做压强）。
水内部向各个方向都有压强；在同一深度，水向各个方向的压强相等；深度增加，水压强增大；水的密度增大，水压强也增大。
7、水的浮力：水对物体向上和向下的压力差就是水对物体的浮力。
浮力总是竖直向上的。
8、水的硬度：水的硬度是指水中含有的钙、镁、锰离子的数量（一般以碳酸钙来计算）。
硬度单位：mg/L（毫克/升），mmol/L(毫克当量/升)，PPM（个/百万），GPG（格令/加仑）9、pH值：pH值是指水的酸碱度，表示水中H+和OH-的含量比例（范围为0-14）。
人体对pH值的反应非常敏感，身体内大部分物质的pH值为6.8，血液和细胞水的pH值为7.2-7.3。
10、固体溶解物含量（TDS）：TDS是指水中溶解的所有固体物的含量，单位为mg/L或PPM。
TDS越低，表示水越纯净。
11、电导率（CND）：水的电导率（CND）是指通过水的电流除以水两边的电压差，表示水溶液传导电流的能力，其大小间接反应了水中溶解性盐类的总量，也反映了水中矿物质的总量。
工程热力学基础第六章解读
3
v"
h'
100 373.15 0.1013250.0010437 1.6738 419.06 2676.3 1.3069 7.3564 200 473.15 1.5551 0.0011565 0.12714 825.4 2791.4 2.3307 6.4289 300 573.15 8.5917 0.0014041 0.02162 1345.4 2748.4 3.2559 5.7038
v 0.0010018 m
t=40℃
3
kg
储液罐很危险， 不能装满。
p 14.0MPa
§6-5 水蒸气的热力过程
热力过程： p
s
Thermal Process of Steam
任务： 确定初终态参数，
计算过程中的功和热 在T-s图上表示
§6-5 水蒸气的热力过程
Thermal Process of Steam
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
ptp 611.2Pa,T Ttp 273.16K v
临界点Critical point
临 界 点
饱和液线与饱和气线的交点 气液两相共存的pmax,Tmax
p 等温线是鞍点 v Tc
pc 22.129MPa Tc 647.30K vc 0.00326 m
工程热力学第六章水蒸气
第六章 小 结
1、熟悉pT相图 2、熟悉1点2线3区5态 3、会查图表 4、基本热力过程在p-v、T-s、h-s图上的表
示，会计算 q、wt
" '
y xy" (1 x ) y '
y y x " y y'
'
已知p或T (h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+ 干度 x
h ,v ,s
6-4
两相比例由干度x确定
定义
干饱和蒸汽质量 mv x ＝ 湿饱和蒸汽质量 mv mf
对干度x的说明：
干饱和蒸汽
饱和水
x = 0 饱和水 0≤x ≤1
干饱和蒸汽质量 mv x ＝ 湿饱和蒸汽质量 mv mf
对干度x的说明：
干饱和蒸汽
饱和水
x = 0 饱和水 0≤x ≤1
x=1
汽
干饱和蒸
在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
水与水蒸气的相同与不同点
水与水蒸气的相同与不同点水和水蒸气是两种不同的物质，在化学和物理性质上存在着一些相同点和不同点。
本文将从分子结构、密度、沸点、热容、颜色等方面探讨水和水蒸气的相同和不同之处。
一、分子结构水和水蒸气的分子都是由一个氧原子和两个氢原子组成的，分子式为H2O。
它们之间的不同在于分子之间的距离和相互作用力。
在水中，分子之间会形成氢键，使得水分子之间的距离比较近，因此水的密度比水蒸气高。
而在水蒸气中，分子之间的距离比较远，相互作用力比较弱，因此水蒸气的密度比水低。
二、密度水的密度为1克/立方厘米，而水蒸气的密度则很小，通常用单位体积的质量来表示，比如1克/立方米。
由于水蒸气的密度很小，所以它具有较强的浮力，可以使飞机、汽车等运输工具起飞或行驶。
三、沸点水和水蒸气的沸点是不同的。
水的沸点为100℃，而水蒸气的沸点则取决于环境温度和气压。
当环境温度升高或气压降低时，水蒸气的沸点也会相应升高。
四、热容水和水蒸气的热容也存在差异。
热容是指单位质量物质温度升高1度所需要吸收的热量。
水的热容比水蒸气的热容大，这意味着在相同的温度下，水需要吸收更多的热量才能升高1度，而水蒸气则需要吸收较少的热量。
五、颜色水和水蒸气的颜色也不同。
水呈现蓝色或透明的颜色，而水蒸气则是无色的。
这是由于水分子和空气分子的尺寸不同，水分子比空气分子大，散射光线的能力也更强，因此水看起来会有颜色。
综上所述，水和水蒸气在分子结构、密度、沸点、热容、颜色等方面存在着一些相同和不同之处。
了解这些特点有助于我们更好地理解水和水蒸气的本质和性质，也有助于我们更好地利用它们。
热力学第六章1
查表举例（1）
查表时先要确定在五态中的哪一态。
例.1 已知 ：p=1MPa,试确定t=100℃, 200℃ 各处于哪个状态, 各自h是多少？ ts(p)=179.88℃
两类
1、饱和水和干饱和蒸汽表
2、未饱和水和过热蒸汽表
表的出处和零点的规定
表依据1963年第六届国际水和水蒸气会议发表的 国际骨架表编制，尽管IFC（国际公式化委员会） 1967和1997年先后发表了分段拟合的水和水蒸气热力 性质公式，但工程上还主要依靠图表。
焓、内能、熵零点的规定： 原则上可任取零点，国际上统一规定。 水的三相点 T 273 . 16 u 0 0s 但 hupv 原则上不为0， 对水：
§6-3 水蒸气的定压发生过程
t < ts
未饱和水
t = ts
t = ts
t = ts
t > ts
v > v’’ h > h’’ s > s’’
lt; v’ h < h’ s < s’
v = v’ v ’< v <v’’ v = v’’ h = h’ h ’< h <h’’ h = h’’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’
第六章 水和水蒸气的性质
水和水蒸气是实际气体的代表
水蒸气
在空气中含量极小，当作理想气体 一般情况下，为实际气体，使用图表
18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质 直到内燃机发明，才有燃气工质 目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质 优点: 便宜，易得，无毒， 膨胀性能好，传热性能好
《水和水蒸气》 知识清单
《水和水蒸气》知识清单一、水的基本性质水是生命之源，在我们的日常生活中无处不在。
它是一种无色、无味、无臭的透明液体。
水的化学式是 H₂O，这意味着每个水分子由两个氢原子和一个氧原子组成。
水的密度在 4℃时最大，约为 1 克/立方厘米。
这一特性使得冰能够浮在水面上，保护水下的生物在寒冷的冬季得以生存。
水具有良好的溶解性，能够溶解许多物质，如盐、糖等，这也是我们能够品尝到各种味道的原因之一。
水的比热容较大，这使得它能够吸收或放出大量的热量，而自身温度变化相对较小。
因此，海洋和湖泊等大水体能够调节周围地区的气候。
二、水蒸气的形成当水受热时，分子的运动速度加快，动能增加。
当温度达到一定程度，水分子获得足够的能量，克服分子间的引力，从液态转变为气态，形成水蒸气。
这个过程被称为蒸发。
蒸发可以在任何温度下发生，但温度越高，蒸发的速度越快。
例如，在夏天，我们能明显感觉到水分蒸发得更快，衣服更容易晾干。
另外，水在达到沸点（100℃，在标准大气压下）时，会迅速大量地转化为水蒸气，这种剧烈的汽化现象被称为沸腾。
三、水蒸气的特点水蒸气是一种无色、无味的气体。
由于水蒸气分子之间的距离较大，所以它的密度比液态水小得多。
水蒸气具有很强的扩散能力，能够迅速充满整个空间。
我们在烧水时，看到的白色“雾气”并不是水蒸气，而是水蒸气遇冷液化形成的小水滴。
四、水和水蒸气的相互转化水和水蒸气之间可以相互转化，这种转化是一个动态的平衡过程。
当水蒸气遇冷时，分子的动能减小，分子间的距离缩短，水蒸气会重新凝结成液态水。
这一过程在自然界中非常常见，比如清晨草叶上的露珠就是空气中的水蒸气在夜间遇冷液化形成的。
相反，当水受热时会蒸发变成水蒸气。
在特定条件下，如在一个封闭的容器中，随着蒸发的进行，容器内水蒸气的浓度增加，当达到一定程度时，一部分水蒸气会重新凝结成水，形成一个动态的平衡。
五、水和水蒸气在生活中的应用水和水蒸气在我们的生活中有着广泛的应用。
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The rate of condensation depends upon the density of vapor in the space above the liquid. (凝结的速率取决于液面上方气相空间气体分子的密度,即蒸气压力)
wc g( ) f ( pv )
Liquid molecule has to overcome the surface tension to become vapor, therefore vaporization consumes energy. ( 液相分子必须克服表面张力才能进入气相空间而气化,因此气化是要耗 能的)
The sublimation line separates the solid and vapor regions;
The vaporization line separates the liquid and vapor it ends at the critical point.
The melting line
regions;
separates the solid and liquid regions;
The three lines meet at the triple point. Triple point(三相点）：all three phases coexist in equilibrium. (三种相态以平衡共存) Critical point (临界点): The point at which the saturated liquid and saturated vapor states are identical. No distinction can be made between liquid and vapor phases above the critical point. (临界点就是气相与液相一致的状态点,温度高于临界 点之上,气相与液相没有明显的区别)
过热器
汽轮机
因固相不流动， 更关心汽液两相锅Leabharlann 炉发电机 凝 汽 器 给水泵
冰蓄冷
§6-2 汽化与饱和
6.2.1 汽化与凝结
气化(Vaporization): 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化) The Process of Changing from liquid into gas/vapor is called vaporization. 凝结(Condensation)： 由气态变成液态的物理过程 The process of changing from gas/vapor into liquid is called Condensation
思考题
1. 溜冰冰刀 2. 北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相
3. 有没有500º C的水？
4. 有没有-3 ℃ 的蒸汽？ 5. 一密闭容器内有水的汽液混合物，对其 加热，是否一定能变成蒸汽？
饱和线、三相线和临界点
饱和液线
临界点
饱和气线
p
三相线
饱和固线
v
T
Vapor and Liquid (汽相和液相)
水和水蒸气是实际气体的代表
在空气中含量极小，当作理想气体 一般情况下，为实际气体，使用图表 18世纪，蒸气机的发明，是唯一工质 直到内燃机发明，才有燃气工质 目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质 优点: 便宜，易得，无毒， 膨胀性能好，传热性能好 是其它实际气体的代表
水蒸气
§ 6-1 纯物质的热力学面及相图 Pure substance
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
At the equilibrium state, the pressure corresponding to only one temperature. That is, . Saturation temperature 饱和温度Ts 饱和压力ps Saturation pressure
Chapter 6. The property of Water and Vapor (第6章. 水和水蒸气的性质)
6.1 Basic conceptions (基本概念)
6.2 Phase change Process of Pure Substance (纯质的 相变过程)
6.3 Property Tables (水蒸气性质表) 6.4 h-s diagrams for Water Vapor (水蒸气的h-s图) 6.5 Thermodynamic Processes of Water Vapor (水蒸气的热力过程)
物质三种聚集状态：
Solid Liquid Gas
固态、 液态、 气态
水的三态： 冰、
Ice
Water Steam
水、
蒸汽
Phase changes (相变): 任何一种物质都可以经历下列所述的相变. Any kind of substance may undergo various types of phase changes as following : 溶解(Fusion/melting) = solid to liquid 凝固(Freezing) = liquid to solid 气化(Vaporization)= liquid to gas 凝结(Condensation)= gas to liquid 升华(Sublimation) = solid to gas
The equilibrium is called Saturation State.(饱和状态） The properties at this state is called Saturation Properties. (饱和 参数）
Ts
ps
6.2.2 饱和状态Saturation state
wv g1 (T )
The rate of Vaporization depends on the liquid temperature.(气化的速率取决于液相的温度)
wv wc
wv wc
vapori zation(气化）
condensati on (凝结）
wv wc
equilibrium (平衡状态）