工程热力学与传热学(中文) 第5章 水蒸气与湿空气

p 0.5 MPa, t 330C , v 0.55115m 3 / kg, h 3125.6kJ / kg, s 7.5643kJ /( kg. K )
按线性插值求得：
t 323.6C , h 3112.4kJ / kg, s 7.5422kJ /( kg. K )
（3）干蒸汽定压过热
干饱和蒸汽 状态d：ps，ts，v‖，h‖，s‖
继续加热，比体积继续增大，蒸汽温度开始 上升，温度大于相应压力下的饱和温度 过热蒸汽 状态e：ps，t ，v，h，s
2. 水蒸气定压形成过程在p-v图和T-s图表示 某一压力下 p
a 预 热
v v’
T
b 汽 化
vx
e b c d
6. 湿饱和蒸汽（wet vapor）
是饱和蒸汽与饱和液体的混合物．二者处于两相平衡。
7. 干饱和蒸汽
不含有液体的饱和蒸汽。
8. 过热蒸汽（superheated vapor）
在一定压力下，温度大于饱和温度时的蒸汽。 过热度Δt：过热蒸汽温度t – 饱和蒸汽温度ts
9. 过冷液体（subcooled liquid）
c
d 过 热
e
a
v” v
v
s’
sx
s” s s
干度（quality）
湿蒸汽中所含有的干饱和蒸汽的质量分数。
mv x mv mw
说明
T
TS
b
c
d
e
a
饱和水 x=0，干饱和蒸汽 x =1。 汽轮机运行时，干度规定x=0.86-0.88。
s’
sx s” s s
5-1-3 不同压力下水蒸气定压形成过程的p-v图和T-s图
v 0.00100021 m3 / kg, u 0kJ / kg, s 0kJ /(kg K )
焓： h u pv 0 611.7 Pa 0.001000 21m3 / kg
0.00061kJ / kg 0
5-2-2 水与水蒸气表（steam tables for water）
两种水和水蒸气表 饱和水与饱和水蒸气的热力性质表 （附表5，6） 按温度排列（附表5） 按压力排列（附表6） 未饱和水与过热水蒸气的热力性质表（附表7） 粗黑线上方：未饱和水参数 粗黑线下方：过热水蒸气参数
饱和水与饱和水蒸气的热力性质表——温度排序
饱和水与饱和水蒸气的热力性质表——压力排序
1. 饱和水和饱和水蒸气
比体积
压力ps或温度ts 比焓 汽化 潜热 γ
2484.1
压力 温度 p
0.0010
比熵 液体 蒸汽 s‘
0.1056
液体 蒸汽 液体 蒸汽 t
6.9491
v‘
0.0010001
v ‗‘
129.185
h‘
29.21
h‘‘
2513.29
s‘‘
8.9735
饱和水：已知 ps/ ts，确定 v’, h’, s’, u’=h’- psv’
s
-0.0002 8.9938 9.0588 9.1823
v
0.0010002
h
-005 42.01 83.87 2574.0
v
0.00100 02 0.00100 03 0.00100 18 0.00100 79
h
-0.04 42.01 83.87 167.51
s
-0.0002 0.1510 0.2963 0.5723
p pcr
a4 b4 a3 b3 a2 b2 a1 b1
C
d4
T Tcr
e4 d3 d2 e3 e2 b2 b3 b4
C
pcr Tcr
d4 d3 d2 e4 e3 e2 d1 e1
d1
e1
0
A
B
a3 a2 a4 a1
b1
v
0
A
B s
水的临界点状态
pcr 22.064MPa, tcr 373.99C , vcr 0.003106m3 / kg, hcr 2085.9kJ / kg, scr 4.4092kJ (kg.K )
（2）第二阶段：饱和水定压汽化
饱和水 状态b： ps，ts ，v‘，h‘，s‘
继续加热，水开始汽化，饱和温度不变， 比体积增大，水量逐渐减少，汽量逐渐增加 湿饱和蒸汽
状态c： ps，ts， vx，hx，sx
继续加热，温度保持不变，比体积增大， 直至汽缸中的水全部变成蒸汽
干饱和蒸汽
状态d：ps，ts，v‖，h‖，s‖
在一定压力下，温度低于相应饱和温度的液体。 过冷度Δt：饱和蒸汽温度ts –过冷液体温度t
5-1-2 水蒸气的定压产生过程
分 析 假设 活塞式汽缸中水蒸气的定压产生过程。 • 汽缸中有1kg，初温为0º C的水 • 水面上有一个可以移动的活塞，施加一定的压力p （不同实验序号下维持恒定压力）
• 在容器底部对水加热
是否有400 º C的水？ 0º C或-10 º C的水蒸气
1点
临界点 (critical point ) 下临界线 (saturation liquid line )： 不同压力下饱和水状态 上临界线( saturation vapor line )： 不同压力下干饱和蒸汽状态
2线
3区
液相区 (liquid region ) 汽液两相区( liquid-vapor region ) 汽相区 (vapor region )
2484.1
比熵
液体 蒸汽 s‘ s‘‘
0.1056 8.9735
129.185
29.21
2513.29
已知1kg湿饱和蒸气=xkg干饱和蒸气+（1-x）kg饱和水
v x xv (1 x)v hx xh (1 x)h s x xs (1 x) s u x hx ps v x
130.598 135.226 144.475
0.0010003
0.0010018
28.854
60 80
153.717
162.956
2612.7
2650.3
9.2984
9.4080
30.712
32.566
2611.8
2649.7
8.5537
8.6639
15.336
16.268
2610.8
2648.9
5. 饱和状态（saturation state）
气液两相处于动态平衡的状态。 饱和液体（saturated liquid）：饱和状态下的液体。 饱和蒸气（saturated vapor）：饱和状态下的蒸气。 饱和温度和饱和压力 特点 （1）汽液共存。 （2）汽液同温。 （3）饱和压力随饱和温度的升高而增大， 两者一一对应。
8.2313
8.3422
例题
1. 利用水蒸气表，确定下列各点的状态 （1）t=45 º C, v=0.00100993 m3/kg。 （2）t=200 º C, x= 0.9。 （3）p=0.5 MPa, t= 165º C。 （4）p=0.5 MPa, v=0.545 m3/kg。
分析求解过程 解：（1） t=45 º C, v=0.00100993 m3/kg ; 由已知温度，查饱和水与饱和水蒸气表（附表5）。 知：
p
加热
1. 水蒸气产生过程的三个阶段
p p p p p
加 热 未饱和水
加 热 饱和水
加 热 湿饱和蒸汽
加 热 干饱和蒸汽
加 热 过热蒸汽
水定压预热
饱和水定压汽化
干蒸汽定压过热
（1）第一阶段：水定压预热
未饱和水 状态a：ps，t ，v，h，s
吸热，温度升高，比体积略增
饱和水
状态b： ps，ts ，v‘，h‘，s‘
v ' 0.00101m 3 / kg v
确定该状态为饱和水，查饱和水与饱和蒸汽表得：
ps 0.01MPa, h 191.76kJ / kg, s 0.6490kJ /(kg. K )
（2） t=200 º C, x= 0.9 ; 该状态为湿蒸汽，查饱和水与饱和水蒸汽表，得：
h' 852.34kJ / kg, h'' 2792.47kJ / kg, s' 2.3307kJ /(kg. K ), s'' 6.4312kJ /(kg. K )
工程热力学与传热学
工程热力学 第五章 水蒸气与湿空气
水蒸气
内容要求

掌握水蒸气的定压产生过程 分析确定水蒸气的状态 了解水蒸气的热力过程 掌握蒸汽热力性质图表的结构和应用
蒸气：泛指刚刚脱离液态或比较接近液态的气态物质。 是一种实际气体。
常用蒸气：水蒸气，氨蒸气，氟里昂蒸气。 水蒸气特点： 人类在热力发动机中最早广泛使用的工质。 来源丰富，价格便宜，耗资少。 比热容大，传热好，有良好的膨胀和载热性能。 无毒无味，不污染环境。 蒸气的热力计算： 不能按理想气体处理。 状态方程式，比热的函数关系，以及有关热工计算的 经验公式都比较复杂。 采用查图查表方法—— 蒸气的热力性质图表。
未饱和水，饱和水，湿饱和蒸汽， 干饱和蒸汽，过热蒸汽
5态
5-2 水蒸气的状态参数
分析对比
理想气体和实际气体的不同
5-2-1 零点的规定
选择水的三相点（273.16K）的液相水为基准点。 规定该状态下，液相水的热力学能和熵为零。
即：
p ptp 611.7 Pa,
T Ttp 273.16K ,
饱和水蒸气：已知 ps/ ts， 确定 v’’, h’’, s’’ , u”=h”- psv”