水蒸气的定压产生过程
第三章-3-水蒸气
t/ C
o
3 v' , m /kg v" , m /kg h' , kJ/kg h" , kJ/kg
3
s' , s" , kJ/(kg K) kJ/(kg K)
0.001 0.1 1.0 10
2484.5 6.982 0.0010001 129.208 29.33 2258.2 99.63 0.0010434 1.6946 417.51 2014.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 1315.8 310.96 0.0014526 0.01800 1408.6
二者同时进行。
2、饱和状态
——液体和蒸气处于动态平衡的状态。
汽化速度=液化速度时，汽化和凝结仍 在不断进行，但总效果使状态不再变化。
干饱和蒸 气 （饱和蒸 气）
（1）饱和温度ts和饱和压力ps
在饱和状态下，气液温度相同，称为饱和温度； 此时蒸气的压力也确定不变，称为饱和压力。
ps
汽 化 液 化
饱和温度ts 饱和压力ps
• 这个温度tC称为临界温度。 • 与临界温度相对应的饱和压力pC称为临界压力。
• (tC ，pC)是液相和气相能够平衡共存时的最高值。 • 永久气体——温度t > tC的气体。
• 临界参数是物质的固有参数，不同物质其值不同。
H 2O的临界参数 tC 374.15 C pC 22.120MPa
2．若已知p（或t）和某一个参数y
查饱和蒸气表得y、y，比较y的大小，则 y< y 处于未饱和水状态；
y<y< y 处于湿饱和蒸气状态； y> y 处于过热蒸气状态。
3．若已知p（或t）及干度x，湿饱和蒸气状态。
7.第七章 水蒸气解析
工程热力学的两大类工质
1、理想气体（ ideal gas）
可用简单的式子描述 如汽车发动机和航空发动机以空气为 主的燃气、空调中的湿空气等
2、实际气体（ real gas）
不能用简单的式子描述，真实工质 火力发电的水和水蒸气、制冷空调中 制冷工质等
水蒸气是实际气体的代表
未饱和水和过热蒸汽表（节录）
饱 和 参 数
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)=179.916℃
t=100℃ < ts, 未饱和水 t=200℃ > ts, 过热蒸汽
h=419.74kJ/kg h=2827.3kJ/kg
液态区：下界限线与临界等温线上段左侧区域 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。
饱和干蒸汽：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。
饱和湿蒸汽：饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物。
湿蒸汽状态
t=250℃ ,
二、T-S图 三、H-S图
焓熵图的画法(1)
1、零点：h=0，s=0； 2、饱和汽线（上界线）、饱和液线（下界线）
3、等压线群：p
q Tds dh vdp
h
s
pC
TC
0
h s p
T
0
两相区 单相区
p
T=Const 斜直线 T
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
热工基础
工程热力学一、基本概念（一）工质及其状态参数1、工质：实现热能与机械能相互转换的工作介质（如：水蒸汽）。
工质的状态：工质在某一瞬间宏观的物理特性。
2、工质的状态参数：描述工质状态的物理量。
常见的状态参数：温度T、压力P、比容c、内能U、焓H、熵S（1）压力：单位面积上所受的垂直作用力，p=F/A，符号为p，单位是帕斯卡，表示为“Pa”，1Pa=1N/m2，工程上常用MPa，1Mpa=10Pa，此外，还有at、atm，mmHg等。
压力的测量：压力表数据与工质实际压力的关系：（我们用p表示绝对压力，p b表示大气压力，p g表示压力表读数）绝对压力：容器内工质的的实际压力，用符号p表示；表压力：工质的绝对压力与大气压力的差值，用p g表示。
p=p b时，p g=0 p＞p b时，p=p b+p g p＜p b时，压力表（真空表）上读数称为负压或真空，p v表示，p=p b-p v电厂中有时用真空度表示真空值的大小，称为真空度。
（2）内能：内部所具有的各种微观能总和，用符号“U”表示，单位为J或kJ，U=f （T，v）主要包括：分子内动能：主要由分子不规则热运动引起，是温度的函数；分子内位能：分子间存在着作用力，与分子之间距离有关，是比容的函数。
由于内能取决于工质的温度与比容，因此，内能是状态参数（3）焓：焓为内能与流动功的总和，用H或h表示，单位为J或kJ，h=u+pv；焓是状态参数；（4）熵：ds=dq/T，单位：J/（kg.k）或kJ/(kg.k)，熵为状态参数，热力学中常用ds的正负来判断热量的大小、方向：ds＞0，q＞0，吸热；ds＜0，q＜0，放热；ds=0，q=0绝热。
3、膨胀功及p-v图4、热量及T-S图（二）热力学第一定律：热可以变为功，功也可以变为热；当一定量的热消失，必产生与之数量相当的功，消耗一定量的功，必产生相当数量的热。
热力学第一定律解析式及应用q=Δu+w（1kg工质）q：系统吸收或放出的热量。
《热工基础及应用》电子教案 模块二水蒸气及水蒸气动力循环分析
任务一 水蒸气定压产生过程分析
• 把1kg0℃的水定压加热成t ℃的过热蒸汽所需要的热量称为过热蒸汽 • 的总热量,用符号q 表示,则:
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任务一 水蒸气定压产生过程分析
• 二、水蒸气定压产生过程的p-v 图和T -s 图分析
• 如果改变压力p,例如将压力提高,再次考察水在定压下的蒸汽形成过 • 程,同样也将经历上述五个状态和三个阶段。将若干压力下的水蒸气
• (2)沸腾 • 靠蒸发产生蒸汽的速度比较缓慢,工业上一般都是靠液体的沸腾来产
生蒸汽,沸腾是在液体的内部和表面同时发生的剧烈汽化现象。 • 在给定压力下,沸腾只能在一个相应确定的温度下发生,这一温度称为
给定压力所对应的饱和温度。 • 2. 液化 • 物质从气态转成液态的过程称为液化,也可称为凝结。从微观上讲,它
分子克服周围液体分子的引力而逸出液面的现象。 • 蒸发可在任意温度下发生,液体的温度越高,蒸发面积就越大,液面上气
流的流速越快时,蒸发就越快。 •
高蒸发气流的流速等措施来提高蒸发速度,提高冷却水塔的工作效率 。
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任务一 水蒸气定压产生过程分析
任务一 水蒸气定压产生过程分析
• 3. 过热阶段 • 将干蒸汽继续定压加热,蒸汽温度将升高,比体积增加,熵增加,如图2-2
中d-e 所示。因为此阶段的蒸汽温度高于同压下的饱和温度,故称为过 热蒸汽。 • 过热蒸汽的温度与同压下饱和温度之差称为过热度,用符号D 表示,即:
• 显然,过热度越高,过热蒸汽离饱和状态越远。 • 过热阶段的吸热量称为过热热,用qs 表示,则有:
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任务一 水蒸气定压产生过程分析
• 4. 干度 • 饱和液体和饱和蒸汽的混合物称为湿饱和蒸汽,简称为湿蒸汽。相应
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。
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
热工基础试题及参考答案
热工基础试题及参考答案一、单选题（共50题，每题1分，共50分）1、热力学第二定律描述的是能量转化遵守的 ( )A、以上都不对B、数量与质量规律C、数量规律D、能质规律正确答案：D2、不是状态参数的是 ( )A、焓B、比功C、比内能D、熵正确答案：B3、空气在压缩过程中消耗外界的功90kJ，内能增加40kJ，空气向外界放热( )A、40kJB、90kJC、50kJD、130kJ正确答案：C4、K是(____)的单位。
A、体积B、压力C、温度D、焓正确答案：C5、水蒸气的定压产生过程中处于水汽大量平衡共存的是 (____)。
A、饱和水B、过冷水C、干饱和蒸汽D、湿饱和蒸汽正确答案：D6、蒸汽在喷管内流动时，在流动方向上蒸汽的体积越来越(____)。
A、稳定B、不稳定C、小D、大正确答案：D7、动能与势能的能量质量关系是(____)。
A、不确定B、动能高C、动能低D、相同品质正确答案：D8、能量质量最高的能量是 (____)。
A、火无B、热能C、功D、热正确答案：C9、卡诺循环热效率，与(____)有关。
A、工质B、过程性质C、过程快慢D、高温热源温度正确答案：D10、热力系与外界交换的能量有（）A、热能B、功C、热和功D、热正确答案：C11、热量的单位是（）A、JB、qC、jD、j/kg正确答案：A12、在水蒸气的焓熵图上，越往上越陡的线是(____)。
A、等压线B、等温线C、等干度线D、等熵线正确答案：A13、在相同的恒温热源间工作的其他可逆循环的热效率（）卡诺循环的热效率A、大于B、小于C、小于或等于D、等于正确答案：D14、比热量的单位是（）A、J/kgB、kg/JC、kgD、J正确答案：A15、温度越高，则包含的热量就越（）A、多B、前三说法都不对C、相同D、少正确答案：B16、s是(____)的符号。
A、比熵B、比热量C、比焓D、比功正确答案：A17、在朗肯循环中，等压吸热过程的下一过程是在(____)中完成的A、给水泵B、锅炉C、凝汽器D、汽轮机正确答案：D18、与外界不发生热交换的热力系称为(____)。
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。
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水蒸汽的定压产生过程
1、预热阶段
过冷度
Δt=t-ts
未饱和水（过冷水）
p 定值
t0
t0 ts
v0
v0 v
s0
s0 s
h0
h0 h
饱和水
p 定值
ts
v
注意比较v0和
s
v′的大小！
h
这个阶段所需的热量称为液体热 ql ql h' h0
2、汽化阶段
饱和水 p 定值
ts v s h
湿（饱和）蒸汽
•
Hale Waihona Puke 1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 2.1220. 12.12Sa turday, December 12, 2020
•
2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。15:1 2:3515: 12:3515 :1212/ 12/2020 3:12:35 PM
•
3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 215:12: 3515:1 2Dec-20 12-Dec-20
2020 3:12:35 PM15:12:352020/12/12
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。12/12/
谢 谢 大 家 2020 3:12 PM12/12/2020 3:12 PM20.12.1220.12.12
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。12-Dec-2012 December 202020.12.12
t↑，v↑。
pcr 22.064 MPa
两线
上界 限线 下界限线
一点 临界点
tcr
373.99
C
液
vcr 0.003106m3 /kg三区 汽液共存
汽
未饱和水 饱和水 五态 湿蒸汽 干饱和蒸汽 过热蒸汽
二、水定压加热汽化过程的p-v图及T-s图
压力P升高对汽化过程的影响？
p
T
pc a3 b3
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Saturday, December 12, 2020
q ql r qsu h h0
e d
qsu
s" s
二、水蒸汽的定压形成的三个阶段和五种状态
➢ 五个状态:
1、未饱和水a 2、饱和水b 3、湿饱和水蒸汽m 4、干饱和水蒸汽d 5、过热蒸汽e
➢ 三个阶段 ：
1、预热阶段a-b：t0未饱和水→ts饱和水。 t↑，v↑。
2、汽化阶段b-d：ts饱和水→ ts干饱和水蒸汽。 v↑， t和p均不变。其间为汽液混合的湿饱和蒸汽。 3、过热阶段d-e：ts干饱和水蒸汽→ t过热水蒸汽。
•
4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 15:12:3 515:12: 3515:1 2Saturday, December 12, 2020
•
5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.12.1 220.12. 1215:1 2:3515: 12:35D ecembe r 12, 2020
t = ts t > ts
v 0< v’ h0 < h’ s0 < s’
v = v’ v ’< vx <v’’ v = v’’ v > v’’ v ↑
h = h’ s = s’
h ’< hx <h’’ s ’< s x<s’’
h = h’’ s = s’’
h > h’’ s > s’’
h↑ s↑
水预热
p 定值 t ts v s h
ts t v v s s h h
p 定值
t
v
过热度：
s
D = t - ts
h
这个阶段所需的热量称为过热热: qs=h-h" 过热度：D=t-ts
水蒸汽的定压产生过程参数变化特点
未饱和水 饱和水 湿蒸汽 干蒸汽 过热蒸汽
t < ts t = ts t = ts
•
8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年12 月12日 星期六 3时12 分35秒1 5:12:35 12 December 2020
•
9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。下午 3时12 分35秒 下午3时 12分15 :12:352 0.12.12
• 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。12/12/
C p pc c3 d3 e3 T Tc
Tc
a2 b2 c2 d2 e2
Tc
a1 b1
c1
A
d1
e1
B
A a1 a2a3
v
p pc pc
C
T e3e2
Tc
b3 b2 b1
cc32d3d2 c1
d1
e1 B
s
三、水蒸气热力状态参数对热力设备的影响
对受热面布置的影响； 对锅炉循环方式的影响； 对设备材料的影响； 对机组分类的影响；
•
6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 12月12 日星期 六下午 3时12 分35秒1 5:12:35 20.12.1 2
•
7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年12 月下午 3时12 分20.12. 1215:1 2December 12, 2020
x
湿蒸汽中干蒸汽的质量 湿蒸汽总质量
mV mV mW
mv mW
湿度y：湿蒸汽中饱和水所占的质量百分比。
y
湿蒸汽中饱和水的质量 湿蒸汽总质量
mW mV mW
显然： x+y=1
饱和水的x=0;干蒸汽的x=1；湿蒸气0<x<1; 汽轮机的排气干度一般为0.86-0.88.
3、过热阶段
干饱和蒸汽
过热蒸汽
第五章 水蒸气
第二节 水蒸气的定压产生过程 李涛
知识回顾 1、什么是饱和状态？ 2、水与水蒸气相变的方法？
第二节 水蒸气的定压产生过程
一、水蒸汽的定压产生过程
p
p
p
p
p
v0
v'
vx
v''
v
未饱和水 饱和水
t<ts
t=ts
预热阶段
湿饱和蒸汽 干饱和蒸汽 过热蒸汽
t=ts
t=ts
t>ts
汽化阶段
过热阶段
汽化
过热
4、水蒸汽定压产生过程总吸热量
水的定压预热阶段：
T
液体热 ql h ' h0 kJ/kg
饱和水的定压汽化过程： 汽化潜热 r h" h ' kJ/kg
Ts
b
r Ts s" s ' kJ/kg a ql
c
r
干蒸汽的定压过热过程：
s'
过热热 qs=h-h"
整个水蒸汽产生过程吸热量(1kg水)：
p 定值 t ts v vx v s sx s h hx h
干（饱和）蒸汽 p 定值
t ts v s h
注意比较 v′和v″ 的大小！
这个阶段所需的热量称为汽化潜热:r=h"-h'
为什么水的汽化阶段压力不变，温度也保持不变呢？
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。