干饱和蒸汽以及饱和线上的水的比体积
热力学水的蒸发过程
工程上用的气态工质可以分为两类，即气体和蒸气，两者之间并无严格的界限。
蒸气泛指刚刚脱离液态或比较接近液态的气态物质，在被冷却或被压缩时，很容易变回液态。
一般地说，蒸气分子间的距离较小，分子间的作用力及分子本身的体积不能忽略，因此，蒸气一般不能作为理想气体处理。
工程上常用的蒸气有水蒸气、氨蒸气、氟利昂蒸气等。
由于水蒸气来源丰富，耗资少，无毒无味，比热容大，传热好，有良好的膨胀和载热性能，是热工技术上应用最广泛的一种工质。
各种物质的蒸气虽然各有特点，但其热力性质及物态变化规律都有许多类似之处。
这里仅以水蒸气（简称蒸汽）为例，对它的产生、状态的确定及其基本热力过程进行分析。
1. 蒸气是由液体汽化而产生的。
液体汽化有两种形式：蒸发和沸腾。
蒸发是在液体表面进行的汽化现象。
由于液体分子处于无规则的热运动状态，每个分子的动能大小不等，在液体表面总会有一些动能大的分子克服邻近分子的引力而逸出液面，形成蒸气，这就是蒸发。
蒸发可以在任何温度下进行，但温度愈高，能量较大的分子愈多，蒸发愈强烈。
与蒸发不同，在给定的压力下，沸腾是在某一特定温度下发生、在液体内部和表面同时进行并且伴随着大量汽泡产生的剧烈的汽化现象。
实验证明，液体沸腾时，尽管对其继续加热，但液体的温度保持不变。
无论蒸发还是沸腾，如果液面上方是和大气相连的自由空间，那么一般情况下汽化过程可以一直进行到液体全部变为蒸气为止。
当液体在有限的密闭空间内汽化时，则不仅有分子逸出液体表面而进入蒸气空间，而且也会有分子从蒸气空间落到液体表面，回到液体中。
开始时，单位时间从液面逸出的分子多于返回液面的分子，蒸气空间中的分子数不断增加。
但当蒸气空间中蒸气的密度达到一定程度时，在同一时间内逸出液面的分子就会与回到液面的分子数目相等，气、液两相达到了动态平衡，这种状态称为饱和状态。
饱和状态下的液体和蒸气分别称为饱和液体和饱和蒸气。
饱和蒸气的压力和温度分别称为饱和压力（用p s表示）和饱和温度（用t s表示），二者一一对应，且饱和压力愈高，饱和温度也愈高，例如：对于水蒸气，当p s=0.10325MPa 时，t s=100℃；当p s=1MPa 时，t s=179.916℃。
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 ”
28
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：
17
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）；
18
5-2 水蒸气的定压产生过程
24
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。
9
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.
工程热力学应试指导2010-答案版
平均吸热温度的升高时是根本的原因。 20. 已知房间内部墙面的温度为 16℃，如果室内空气的温度为 22℃，试问为防止墙表面凝 结水珠，室内空气的相对湿度最大不应超过多少？提示：用水蒸气的饱和蒸汽压表示。 （Ps，16℃/ Ps，24℃） 21. 对压缩蒸汽制冷装置中制冷剂热力性质的要求有哪些？（1）对于装置的工作温度，要 有适中的压力； （2）在工作温度下汽化潜热要大； （3）临界温度应高于环境温度； （4） 制冷剂在 T-s 图的上下界限要陡峭； （5）工质三相点温度要低于制冷循环的下限温度； （6）蒸气的比体积要小，工质的传热性要好。 22. 非饱和湿空气的干球温度 t、 露点温度 tw 与湿球温度 td 的大小关系如何？对于饱和湿 空气 3 个温度又是什么关系？（湿球温度是蒸发吸热后的温度，比干球温度低，湿球温 度表示的汽膜处的压力为 ps，比主流区的汽压 pv 要高，因此，他们相对应的饱和温度， 即 tw>td。因此，t> tw>td。对于饱和湿空气，
6.
一、简答题（4×６＝２４分）
1. P56 思考题 2-4 一刚性绝热容器，中间用绝热隔板平分为两部分，A 中存有高压空气， B 中保持真空，若将隔板抽去，分析容器中空气的热力学能将如何变化？若在隔板上有 一小孔，气体泄漏入 B 中，分析 A、B 两部分压力相同时，A、B 两部分气体热力学能如 何变化？（一、容器为孤立系统，无能量交换无质量进出，总热力学能不变。二、以 B 为参考系统，PV=m Rg T，UB=mCVT=CV*（PV/Rg） ，则 A 侧热力学能降低相同的大小。 ） （以 B 为参考系统，进入系统能量 mCpTA=系统能量的变量 mCVTB，所以，TB> TA，所以，最终 两侧的质量不同，mB< mA） 2. 绝热真空刚性容器充入理想气体后， 容器内的气体温度比充气前气体温度是高了、 低了 还是相等？（带入容器的是焓=mcpT，即系热力学能+推动功，但是到了容器中，只剩热 力学能了，因此，由于 cp>cV，温度升高） 3. 欲要在喷管中加速处于超音速区域的气流，应采用什么形式的喷管，其主要原因是什 么？（在 Ma>1 的条件下可压缩性大，膨胀加速时比容变化速度快） 4. 对刚性密闭容器中的汽水混合物加热， 是否最终将全部变为蒸汽？ （刚性密闭即为定容， 定容加热，即温度升高（U/H 增大） ，要看汽水混合物的干度大小如何，如果起始干度 低，定容加热的同时压力也增大，最终全部变成饱和水；如果起始干度较大，则可以全
第一章 湿空气练习题答案(2014)
10.湿空气在预热过程中不变化的参数是( C )。
(A)焓； (B)相对湿度； (C)露点温度； (D)湿球温度。
11.（ C ）上，露点温度相等。
(Ａ)等相对湿度线 (Ｂ)等热焓线 (Ｃ)等湿度线 (Ｄ)绝热冷却线
12.如需将空气减湿，应使其温度 ( D )
(Ａ) 高于湿球温度
(Ｂ) 低于湿球温度
湿度 下降 ，湿球温度 下降 ，露点温度 下降 。 2. 若维持不饱和空气的湿度 d 不变，提高空气的干球温度，则空气的湿
球温度 变大 ，露点温度 不变 ，相对湿度 变小 。(变大，变小， 不变，不确定) 3. 在测量湿球温度时，空气速度需大于4m.s-1，这是为了＿＿＿ ＿＿＿＿ ＿＿＿＿＿＿＿。 4.相对湿度Φ值可以反映湿空气吸收水汽能力的大小，当Φ值大时，表示 该 湿 空 气 的 吸 收 水 汽 的 能 力 ___小____ ； 当 Φ =0 时 。 表 示 该 空 气 为 _绝__干__空__气__。 5.相对湿度越 小 ，湿空气越干燥，吸收水分的能力越 大 。（填大、小）
×
4. 通用气体常数对实际气体和理想气体都是一个不变的常数。
5. 在Φ =1时，干球温度t，湿球温度 tw 和露点温度 td 不相等。 ×
6. 在Φ <1时，干球温度 ，湿球温度 tw 和露点温度 td 三者关系为t > tw>
td
√
7. 未饱和湿空气的干球温度总是高于湿球温度。 √
8. 当蒸气的温度高于饱和温度时，称该蒸气为过热蒸气。 ×
在一定温度下，湿空气中水蒸气的分压力愈高，其绝对湿度愈 大。但是，在一定温度下水蒸气的分压力不可能超过其相应的 饱和压力ps，因达到饱和压力时，水蒸气开始凝结。
湿空气在未达饱和时，其中水蒸气的分压力pw总是小于饱和压 力ps ，水蒸气处于过热状态。
工程热力学习题集附答案
图3
七、计算题
1．某蒸汽动力装置，蒸汽流量为40 t/h，进口处压力表读数为，进口比 焓为kJ/kg；出口真空表读数为，比焓为kJ/kg ，当时当地大气压力为， 汽轮机对环境放热为6.3×103kJ/h。试求： （1） 汽轮机进出口蒸汽的绝对压力各为多少？ （2） 单位质量蒸汽经汽轮机对外输出功为多少？ （3） 汽轮机的功率为多大？ （4） 若进出口蒸汽流速分别为60m/s和140m/s时，对汽轮机输出功有多 大影响？ 2．将0.8温度为1000℃的碳钢放入盛有6温度为18℃的水的绝热容器 中，最后达到热平衡。试求此过程中不可逆引起的熵产。 碳钢和水的比热容分别为和。 3、0.5kmol某种单原子理想气体 ，由25℃，2m3可逆绝热膨胀到1atm， 然后在此状态的温度下定温可逆压缩回到2m3。 （1）画出各过程的p-v图及T-s图；（5分） （2）计算整个过程的Q，W，ΔU， ΔH及ΔS。
A.流速不变，流量不变 B.流速降低，流量减小 C.流速不变，流量增大 D.流速降低，流量不变 23.把同样数量的气体由同一初态压缩到相同的终压，经( )过程气体 终温最高。 A.绝热压缩 B.定温压缩 C.多变压缩 D.多级压缩
三、判断题
1．处于平衡状态的热力系，各处应具有均匀一致的温度和压力。 （ ） 2．稳定流动系统中，维持工质流动的流动功和技术上可资利用的技术 功，均是由热能转换所得的工质的体积功转化而来的。 （ ） 3．稳定流动系统进出口工质的状态相同。 （ ） 4．稳定流动系统的能量方程可理解为控制质量系统的能量方程。 （ ） 5．不可能把热量从低温物体传向高温物体。 （ ） ．在相同温度界线之间变温热源可逆循环的热效率等于卡诺循环的热效率。 （ ） 7．水蒸气在定温过程中。 （ ） 8．湿空气的相对湿度越高，吸收水分的能力越强。 （ ） 9．理想气体的比定容热容是比体积的单值函数。 （ ） 10．当气流的M<1时，要使流速增加，则需使用渐扩喷管。 （ ） 11．热力系破坏平衡的速度要比恢复平衡的速度快得多。 （ ） 12．技术功为轴功和流动功之和。 （ ） 13．稳定流动系统与外界交换的功和热量相等且不随时间而变。 （ ） 14．焓是开口系统中流入（或流出）系统工质所携带的取决于热力学状 态的总能量。（ ） 15．不可能从单一热源取热使之完全变为功。 （ ） 16．概括性卡诺循环的热效率小于卡诺循环的热效率。 （ ） 17．对任何温度的气体加压都能使其液化。 （ ）
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
饱和水蒸汽压力与温度密度蒸汽焓汽化热的关系对照表
饱和水蒸汽压力与温度、密度、蒸汽焓、气化热的关系对照表一.什么是水和水蒸气的焓?水或水蒸气的焓h，是指在某一压力和温度下的1千克水或1千克水蒸气内部所含有的能量，即水或水蒸气的内能u与压力势能pv之和(h=u+pv)。
水或水蒸气的焓，可以认为等于把1千克绝对压力为0.1兆帕温度为0℃的水，加热到该水或水蒸气的压力和温度下所吸收的热量。
焓的单位为“焦/千克”。
(1)非饱和水焓：将1千克绝对压力为0.1兆帕温度为0℃的水，加热到该非饱和水的压力和温度下所吸收的热量。
(2)饱和水焓：将1千克绝对压力为0.1兆帕温度为0℃的水，加热到该饱和水的压力对应的饱和温度时所吸收的热量。
饱和温度随压力增大而升高，因此饱和水焓也随压力增大而增大。
例如：绝对压力为3.92兆帕时，饱和水焓为1081.9 x 103焦/千克;在绝对压力为9.81兆帕时，饱和水焓则为1399.3 x 103焦/千克。
(3)饱和水蒸气焓：分为干饱和水蒸气焓和湿饱和水蒸气焓两种。
干饱和水蒸气焓等于饱和水焓加水的汽化潜热；湿饱和水蒸气焓等于1千克湿饱和蒸汽中，饱和水的比例乘饱和水焓加干饱和汽的比例乘干饱和汽焓之和。
例如：绝对压力为9.81兆帕时，饱和水焓为1399.3 x103焦/公斤；汽化潜热为1328 x103焦/公斤。
因此，干饱和水蒸气的焓等于：1399.3x103+1328x103=2727.3 x 103焦/千克。
又例如:绝对压力为9.81兆帕的湿饱和水蒸气中，饱和水的比例为0.2,(即湿度为20%)干饱和水蒸气比例为0.8(即干度为80%)，则此湿饱和水蒸气的焓为1399.3 x103 x 0.2十2727.3 x103x0.8=2461.7 x 103焦/千克。
(4)过热水蒸气焓：等于该压力下干饱和水蒸气的焓与过热热之和。
例如：绝对压力为9.81兆帕，温度为540℃的过热水蒸气的干饱和水蒸气的焓为2727.3 x 103焦/千克，过热热为750.4 x 103焦/千克。
自考(2311)发电厂动力部分试题答案总结
一、多项选择题1.在下列参数中，属于热力学中过程量的有（B. 功D. 热量）2.热力学第一定律应用于闭口系时，适用于（ABCDE ）A.理想气体B.实际气体C.可逆过程D.不可逆过程E.工质膨胀3．下列各式中正确的闭口系热力学第一定律解析式为（A．dq=du+dw B．dq=du+pdv ）4．提高以水蒸气为工质的朗肯循环的热效率，可以采取(ABCDE)A．提高蒸汽初压力B提高蒸汽初温度C降低排汽压 D采用蒸汽中间再热E采用给水回热5．水由过冷水状态定压加热到过热蒸汽状态，要经过若干状态变化过程，它们包括( ACD)A．预热过程C．汽化过程D．过热过程6.对饱和水进行定压加热至干饱和蒸汽时，状态参数发生变化的有( BCD )B.比体积C.比焓D.比熵7.欲求已知压力下湿饱和蒸汽的状态参数比容v x,需由相关参数经计算求得，它们是（ACD ）A.饱和水比容υ'C.干饱和蒸汽比容υ''D.干度x8.蒸汽在喷管中绝热膨胀，下列参数值增加的有（C.流速D.比体积）9．蒸汽在喷管中作绝热膨胀过程，以下状态参数减少的有（A压力B温度C比焓）10．具有热辐射能力的物体包括（ ABCD ）A．0℃的铁B．-200℃的液态氧C．35℃的空气D-273.16℃的固态氦11．物体的辐射黑度只取决于物体本身的(A温度C物理性质)12.按照换热的物理特点不同，物体间换热的基本方式有( ACD )A.热传导C.对流换热D辐射换热13.在火力发电厂的设备中，属于表面式换热器的部件有（ ACD ）A锅炉过热器C高压加热器D凝汽器14.下列火力发电厂设备中属于混合式换热器的有（ AC ）A除氧器C过热蒸汽的喷水减温器15.热辐射与导热、对流换热相比，其不同．．的特点是（ AB ）A不需要任何形式的中间介质B不仅有能量交换，而且还有能量形式的转化16.下列关于反击式水轮机装设尾水管的说法中正确的有( ABCD )A提高了水能利用率B是水轮机发生汽蚀现象的原因C增大了水轮机损耗D起平稳引水作用17．水轮机调节系统的基本任务包括( AC )A调整水轮机功率，使之随时满足用户对用电量的需求C维持水轮机转速，使供电频率在允许波动范围之内18.在水力发电厂中，与电厂成本有关的因素有（ ABCD ）A年均发电量B水电厂工人工资C生产办公费用D水电厂建筑折旧费用19.对于恒定流，在任何条件下下列说法中都正确的有（BC ）B.过水断面上各点的水流流速不都相等C.各过水断面上的流量相等20．影响水轮发电机组发电功率的因素包括（ ABDE ）A工作水头B输入流量D容积损失E出口水流绝对速度二、填空题1．热力循环中对外做出的膨胀功大于外界对系统的压缩功，该热力循环称为正向循环。