第三节 水蒸气表和焓-熵( h-s)图
二、水蒸气表 1、 饱和水与饱和蒸汽表 2、未饱和水与过热蒸汽表 按温度排列和按压力排列的两种
三、水蒸气焓—熵图 图中： 定压线的斜率
h =T s p
h p = T + v s v s v
定容线的斜率
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
定温线的斜率
h p =T + s T s T
定干度线
常数
常数 水蒸气的 h-s 图
常数
1 水蒸气定压过程
常数
1 水蒸气定容过程
常数
1 水蒸气定温过程
1 水蒸气绝热过程
1 水蒸气绝热过程
未 饱 和 液 体 区
p0 = 0.6112kPa
' v0 = 0.00100022 m 3 / kg
' u 0 = 0kJ / kg
' s 0 = 0kJ /( kg K )
' ' h0' = u 0 + p 0 v 0 = 0.000611kJ / kg ≈ 0
水蒸气的T-s图
2、温度为0.01℃、压力为p的未饱和水
水蒸气表和焓-熵 第三节 水蒸气表和焓 熵（ h-s）图 ）
一、水蒸气参数的计算 1、 零点的规定： 1963年国际水蒸气会议决定，以水物质在三相（纯水的冰、水和汽 ）平衡共存状态下的饱和水作为基准点。规定在三相态时饱和水的内能和 熵为零。其参数为：
过 热 蒸 气 区 湿 蒸 气 区
t 0 = 0.01 ℃
t 0 = 0.01 ℃
u 0 = u = 0kJ / kg
' 0
v 0 ≈ 0.001m 3 / kg
' s 0 = s 0 = 0kJ /( kg K )
h0 = u 0 + pv0 = 0kJ / kg
a0a’、b0b’与AC重合 3、 温度为ts℃、压力为p的饱和水 4、压力为p的干饱和蒸汽 5、压力为p的湿饱和蒸汽 6、压力为p的过热蒸汽
热工基础——水蒸气的热力性质和过程
2
pdv
1
pv2 v1
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。
第三节 水蒸气表
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
1. 按温度排列，附表2
tp, v’，h’，s’， v”，h”，s” 2. 按压力排列，附表3
cp cv R
水蒸汽的热力学能、焓和熵通过查图和表求得。
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
蒸发 汽化
沸腾
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)
饱和蒸汽 饱和水
二、水的定压汽化过程
容器中装有1kg水， p 0.1MPa ta 0C va 0.001 m3 kg
v’,v”
v >v” 过热蒸汽
Sx，hx
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。
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。
解查：饱和水与饱和蒸汽表 ts=151.85C，v’=0.0010928m3/kg， v”湿=0蒸.3汽7481xm 3v/kvg' 0.96
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”
第三节 水蒸气表和焓-熵( h-s)图
一、水蒸气参数的计算 1、 零点的规定： 1963年国际水蒸气会议决定，以水物质在三相（纯水的冰、水和汽 ）平衡共存状态下的饱和水作为基准点。规定在三相态时饱和水的内能和 熵为零。其参数为：
过 热 蒸 气 区 湿 蒸 气 区
t 0 = 0.01 ℃
未 饱 和 液 体 区
p0 = 0.6112kPa
' v0 = 0.00100022 m 3 / kg
' u 0 = 0kJ / kg
' s 0 = 0kJ /( kg K )
' ' h0' = u 0 + p 0 v 0 = 0.000611kJ / kg ≈ 0
水蒸气的T-s图
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、温度为0.01℃、压力为p的未饱和水
二、水蒸气表 1、 饱和水与饱和蒸汽表 2、未饱和水与过热蒸汽表 按温度排列和按压力排列的两种
三、水蒸气焓—熵图 图中： 定压线的斜率
h =T s p
h p = T + v s v s v
定容线的斜率
定温线的斜率
h p =T + s T s T
t 0 = 0.01 ℃
u 0 = u = 0kJ / kg
' 0
v 0 ≈ 0.001m 3 / kg
' s 0 = s 0 = 0kJ /( kg K )
h0 = u 0 + pv0 = 0kJ / kg
a0a’、b0b’与AC重合 3、 温度为ts℃、压力为p的饱和水 4、压力为p的干饱和蒸汽 5、压力为p的湿饱和蒸汽 6、压力为p的过热蒸汽
定干度线
水的定压汽化过程与水蒸气的热力过程(ppt 30页)
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
体积功 技术功
2
w p1p
dv pv2v1
2
wt,p
1
vdp0
2
qph2h11vdh p2h1
三、定温过程（T= 常数 )
单位质量热量：qT12TdT ss2s1
体积功： w T q T (u 2 u 1) T s2 s1 u 2 u 1
x=1
0
s
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。
第三节 水蒸气表
饱和水与饱和水蒸气表、未饱和水与过热蒸汽表
可得：
定温线群: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。
定干度线群: 定 干度线是x=0和x=1 之间的等分线，在
T－s、p－v 图上
如图。只有在湿蒸 气区才存在。
第五节 水蒸气的基本热力过程
目的：1）初、终状态参数；
第四节 水蒸气的h-s图
我们用过 p-v 图、T-s 图,这在热力 过程的分析中常用，一个叫示功图，一 个叫示热图.但功和热都是一块面积，不 直接，而用h-s 图可用线段来表示功和 热.
水的定压汽化过程与水蒸气的热力过程(ppt 30页)
一一对应
Ts
ps=1.01325bar 青藏 ps=0.6bar 高压锅 ps=1.6bar
ps
ts=100 ℃ ts=85.95 ℃ ts=113.32 ℃
二、水的定压汽化过程
容器中装有， p0.1MPa ta 0C
va
0.00m 13
>100℃
kg
0℃
100℃
100℃
100℃
va
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。
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
蒸发 汽化
沸腾
汽化和液化 (vaporization and liquefaction)
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。
一、饱和温度和饱和压力
饱和状态(Saturated state)
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。
相应的温度和压力称为饱 和温度（ts）和饱和压力(PS)，
水蒸气焓熵图
水蒸气的焓熵图
利用水蒸气表确定水蒸气状态参数的优点是数值的准确度高，但由于水蒸气表上所给出的数据是不连续的,在遇到间隔中的状态时，需要用内插法求得，甚为不便。
另外,当已知状态参数不是压力或温度,或分析过程中遇到跨越两相的状态时，使用水蒸气表尤其感到不便。
为了使用上的便利，工程上根据蒸汽表上已列出的各种数值,用不同的热力参数坐标制成各种水蒸气线图，以方便工程上的计算.除了前已述及的ｐ－v图与T－s图以外，热工上使用较广的还有一种以焓为纵坐标、以熵为横坐标的焓熵图（即h—s图)。
水蒸气的焓熵图如图2—9所示.图中饱和水线x ＝1的上方为过热蒸汽区；下方为湿蒸汽区.ｈ－s图中还绘制了等压线、等温线、等干度线和等容线。
在湿蒸汽区,等压线与等温线重合,是一组斜率不同的直线。
在过热蒸汽区,等压线与等温线分开,等压线为向上倾斜的曲线,而等温线是弯曲而后趋于平坦.此外，在ｈ—ｓ图上还有等容线（图2—9中未画出），在湿蒸汽区中还有等干度线。
由于等容线与等压线在延伸方向上有些近似（但更陡些）,为了便于区别,在通常的焓熵图中,常将等容线印成红线或虚线。
由于工程上用到的水蒸气，常常是过热蒸汽或干度大于5０%的湿蒸汽，故h－s图的实用部分仅是它的右上角。
工程上实用的h-ｓ图,即是将这部分放大而绘制的.
图2－9水蒸气的h－s图。
工程热力学与传热学10)水蒸气
湿蒸汽的干度和湿度
干度x：湿蒸汽中饱和蒸汽所占的质量百分比。
mV 湿蒸汽中干蒸汽的质量 x 湿蒸汽总质量 mV mW
mv mW
湿度y：湿蒸汽中饱和水所占的质量百分比。
mW 湿蒸汽中饱和水的质量 y 湿蒸汽总质量 mV mW
显然： x+y=1
饱和水的x=0; 干蒸汽的x=1
比容 温度 t （℃） 压力 P (MPa) 0.000611 焓 汽化 潜热 熵
v’
(m3/kg) 0.0010002
v”
(m3/kg) 206.312
h’
(kJ/kg) -0.04
h”
(kJ/kg) 2501.0
r
s’
s”
(kJ/kg) (kJ/kg·K) (kJ/kg·K) 2501.0 -0.0002 9.1565
1、预热阶段
未饱和水（过冷水）
饱和水
p 定值
过冷度
p 定值
t0 t s v 0 v s0 s h0 h
t0 v0 s0 h0
Δ t=t-ts
ts v s h
注意比较v0和v′ 的大小！
这个阶段所需的热量称为液体热 ql
ql h h0
'
2、汽化阶段
p 定值 ts v s h
湿蒸汽区：上、下界限线之间的锺罩形区域
五态
过热蒸汽：一定压力下，温度高于对应饱和温度的蒸汽。 或者说：一定温度下，压力低于饱和蒸汽压的蒸汽。 饱和蒸汽：一定压力下，温度等于对应饱和温度的蒸汽。 或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的蒸汽。 湿蒸汽：饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。 饱和液体：一定压力下，温度等于对应饱和温度的液体。 或者说：一定温度下，压力等于饱和蒸汽压的液体。 未饱和液体：一定压力下，温度低于对应饱和温度的液体。 或者说：一定温度下，压力高于饱和蒸汽压的液体。
(参考资料)热力学性质图表
H1=3051.23kJ·kg-1 S1=7.1219kJ·kg-1·K-1
膨胀过程可逆绝热，是等熵过程：
S2= S1= 7.1219kJ·kg-1·K-1
天津大学化工学院
主讲：李永红
③由饱和水蒸气表查0.1Mpa条件下的焓和熵：
HL =417.46 kJ·kg-1
HV =267535kJ·kg-1
空 气 的 T-S 图
●
绿色制冷剂HFC-134a的Lnp -H 图
●
空 气 的 H-S 图
例 3-7 (1) 10.13×105Pa的饱和气态氨以25kg·min-1的流速进入
冷凝器，成为饱和液态氨。每分钟需从冷凝器移出多 少热量？
解：此过程中 ΔH = Q 查氨的T-S图： 10atm，饱和气态氨的HV=350 kcal·kg-1 饱和液态氨的HL=70 kcal·kg-1
通过无摩擦的膨胀机进行绝热可逆膨胀至101310节流膨胀为等焓过程节流膨胀为等焓过程110110沿等焓线膨胀膨胀至1atm1atm9191天津大学化工学院天津大学化工学院主讲
热力学性质图表
天津大学化工学-S 图 水蒸气表
主讲：李永红
理想气体线
空 ●
气 的 H-T 图
移出的热量为：
( ) Q = w H V − H L = 25 × (350 − 70) = 7 × 103 kcal ⋅ min−1 = 2.926 × 104 kJ ⋅ min−1
氨的T-S图
●
●
例3-8
14.182×105Pa、383K的氨，①流过节流阀后压力变为 1.013×105 Pa，试求终温为多少？②通过无摩擦的膨 胀机进行绝热可逆膨胀至1.013×105 Pa，试求终温为
工程热力学-第七章水蒸气之水蒸气的图表
s’=0. 649 0, s”=8.1481
t
v
h
s
v
h
s
v
h
s
℃ m3/kg kJ/kg kJ/(kg· m3/kg kJ/kg kJ/(kg· m3/kg kJ/kg kJ/(kg·
K)
K)
K)
0 0.0010002 -0.05 -0.0002 0.0010002 -0.05 -0.0002 0.0010002 -0.04 -0.0002 10 130.598 2519.0 8.9938 0.0010003 42.01 0.1510 0.0010003 42.01 0.1510
120 181.426 2725.9 9.6109 36.269 2725.5 8.8674 18.124 2725.1 8.5466
02. 水蒸气的焓熵图
02
水蒸气的焓-熵（h-s）图
水蒸气的t-s图
02
焓熵图
定压线 定温线 定容线 定干度线
斜率
h s n
dh Tds vdp
第七章 水蒸气 之
水蒸气的图表
CONTENTS
01. 水和水蒸气表 02. 水蒸气的焓熵图
01. 水和水蒸气表
01
水蒸气表
1.饱和水和干饱和蒸汽表
01 2.未饱和水和过热蒸汽表
p
0.001 MPa
0.005 MPa
0.01 MPa
饱
ts=6.949 ℃
和 v’=0.001 000 1, v”=129.185
20 135.226 2537.7 9.0588 0.0010018 83.87 0.2963 0.0010018 83.87 0.2963
热工基础--水蒸气图表及热力过程
如图所示，实际绝热膨胀过程按1-2′进行，且不可逆程度越 大，过程线1-2′越向右偏斜。
不可逆绝热过程的技术功wt ′ =h1-h2′ ，由于不可逆因素造 成的做功损失wt ′ =h2′ - h2。
①、已知p或t和干度x，由于干度x仅对湿蒸汽有意义，因
此处于湿蒸汽状态。
②、已知（p,t），查饱和水与饱和蒸汽表，得已知压力
下的对应饱和温度ts，其中
t ＜ ts ,未饱和状态。 t = ts ，饱和状态，需用干度再确定状态。 t ＞ ts ， 过热蒸汽状态。
3)、水蒸气状态的确定
①、已知p(或t)和某一参数如v、h、s,查饱和水与饱和蒸
2）几点说明 ①：u=h-pv(工程使用较少，未列)； ②：对于湿蒸汽的状态参数，要根据干度以及该压力下
的饱和水与干蒸汽计算，如hx = (1-x)h '+xh ''. ③:表中没有列出的中间温度和中间压力，要用内插法。
3)、水蒸气状态的确定
根据已知参数由水蒸气表确定其他未知参数时，必须先判
断工质的状态，再根据所处状态查对应的表，具体方法如下：
第四节水蒸气的热力过程
研究水蒸气的热力过程的目的与分析理想气体热力过程一 样，即为:①确定过程的初态与终态的参数； ②计算过程中的 能量。但由于水蒸气是实际气体，其参数的确定要使用 水蒸气 热力性质表和焓熵图。
分析水蒸气热力过程的一般步骤为： 1）用水蒸气图表，由初态的已知参数确定其他参数； 2）根据过程性质，如定压、定熵等，加上终态的已知参 数确定终态及终态的其他参数。 3）将过程及状态表示在p-v、T-s、h-s图上。 4）根据已求得的初、终态参数，应用热力学基本定律计 算热量和功量。
水蒸汽的焓熵图
水蒸汽的焓熵图水蒸汽的焓熵图如下图所示。
图中饱和水线x=1的上方为过热蒸汽区；c-d线为干饱和蒸汽线，在a-c-d线下面为湿蒸汽区，c-d线的上方为过热蒸汽区。
h-s图中还绘制了等压线、等温线、等干度线和等容线。
在湿蒸汽区，等压线与等温线重合，而且是一组斜率不同的直线。
在过热蒸汽区，等压线与等温线分开，等压线为向上倾斜的曲线，而等温线是弯曲而后趋于平坦。
此外，在h-s图上还有等容线（图中未画出），在湿蒸汽区中还有等干度线。
由于等容线与等压线在延伸方向上有些近似（但更陡些），为了便于区别，在通常的焓熵图中，常将等容线印成红线或虚线。
水蒸汽的h-s图由于工程上用到的蒸汽，常常是过热蒸汽或干度大于50%的湿蒸汽，故h-s 图的实用部分仅是它的右上角。
工程上实用的h-s图，即是将这部分放大而绘制的。
水和水蒸汽性质计算机程序简介目前大多数水和水蒸汽热力性质的计算软件均采用第六届国际水蒸汽性质会议上成立的国际公式化委员会提出的一套水和水蒸汽热力性质的公式。
这套公式的适用范围：温度从273.16K到1073.15K，压力从理想气体极限值（p=0）到100MPa。
可以预计，在今后相当长的一段时间里工业上应用的水和水蒸汽的参数不会超出此一范围。
国际公式化委员会拟定的水和水蒸汽热力性质公式简称IFC公式，IFC公式把整个区域分成6个子区域，如图2-10所示。
不同的子区域采用不同的计算公式，各区域之间的边界线方程也分别用函数表达。
各子区域的计算公式及边界线函数请读者参阅有关文献。
水蒸汽作工质的大量工程应用问题，主要关键是工质初、终态参数的确定。
为了能适应各种工程问题热力计算的需要，计算程序都以子程序形式编制，应用时，只要根据不同的已知参数调用相应的子程序，即可确定其他状态参数。
如文献[9]提供的“确定水和水蒸汽热力计算的FORTRAN程序”编制了9个子程序，各子程序的输入参数及功能如下：序号子程序名功能已知输入参数输出结果参数函数子程序1 PSK（T）T P2 TSK（P）P T子例程子程序3PTF（P，T，V，H，S）p,t 过冷水、饱和水v，h、s4PTG（P，T，V，H，S）p,t 过热蒸汽、饱和蒸汽：v，h、s5PT（P，T，X，V，H，S）p,t 过冷水、过热蒸汽：v，h、s6PH（P，H，X，T，V，S）p,h过冷水、饱和水、过热蒸汽、饱和蒸汽、湿蒸汽：x，t，v，s7PS（P，S，X，T，V，H）p,s过冷水、饱和水、过热蒸汽、饱和蒸汽、湿蒸汽：x，t，v，h8HS（H，S，X，P，T，V）h,s过热蒸汽、饱和蒸汽、湿蒸汽：x，p、t，v9 PX（P，X，T，p,x 饱和水、饱和蒸汽、湿蒸汽：t，v，h、V，H，S）s热工水力计算中常还需粘度和导热系数等物性值，它们通常都以温度和比体积或密度为自变量，因而可以编制从T，v为变量的函数子程序分别确定粘度和导热系数。