工程热力学基础第六章

饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）
p / MPa r kJ / kg
t
/
oC
v'
/
m3
是其它实际气体的代表
本章主要内容
1. 实际工质的物性
2. 水蒸气的产生过程
3. 水蒸气的图表及性质计算
4. 水蒸气热力过程
蒸汽 Steam
水蒸气 Water Vapor
蒸气 Vapor
§ 6-1 纯物质的热力学面
Pure substance Solid Liquid Gas
物质三种聚集状态：固态、液态、 气态 水的三态：冰、 水、 蒸汽
p
Tຫໍສະໝຸດ Baidu
pc
a3 b3
C p pc c3 d3 e3 T Tc
Tc
a2 b2 c2 d2 e2
Tc
a1b1
c1
A
d1
e1
B
A a1 a2a3
p pc pc
C
T e3e2
Tc
b3 b2 b1
c3 d3d c2
2
c1
d1
e1 B
v
s
一点，二线，三区，五态
§6-4 水蒸气状态参数及其图表
1、未饱和水及过热蒸汽 确定任意两个独立参数，如：p、T
锅 炉
汽轮机
因固相不流动， 更关心汽液两相
发电机
凝 汽 器
冰蓄冷
给水泵
§6-2 汽化与饱和
汽化: 由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化)
Vaporization
蒸发：汽液表面上的汽化 沸腾：表面和液体内部同时发生的汽化
Boil (气体和液体均处在饱和状态下)
饱和状态Saturation state
s < s’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’ s > s’’
水预热
汽化
过热
水蒸气定压发生过程说明
(1) Q U 只W有熵 加U热时永p远dV增加
U pV U ( pV ) H
(2) S Sf Sg 0 (3) 理想气体 h f (T )
§6-3 水蒸气的定压发生过程
t < ts
t = ts t = ts
t = ts
t > ts
未饱和水 饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v < v’ v = v’ v ’< v <v’’ v = v’’ v > v’’
h < h’ h = h’ h ’< h <h’’ h = h’’ h > h’’

v
611.2Pa,TTtp

273.16K
四个线：三个饱和线、一个三相线
一个点：临界点
临界点Critical point
饱和液线与饱和气线的交点
临 界
气液两相共存的pmax,Tmax
点
等温线是鞍点
p

v
Tc

0,

2 p v2
Tc
0
水的 临界 点状 态
湿饱和蒸汽区状态参数的确定
如果有1kg湿蒸气，干度为x, 即有 xkg饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。
h xh" (1 x)h'
v xv" (1 x)v'
y xy" (1 x) y'
s xs" (1 x)s'
x

y y' y" y'
已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度x
pc 22.129MPa Tc 647.30K (374.15oC) vc 0.00326 m3 kg
临界乳光教学实验装置
热力学方面获诺贝尔奖的科学家 （6）
K.G.威尔逊
Kenneth G. Wilson
(1936-) 美国
临界重整化群理 论
1982年诺贝尔物 理奖
汽相和液相
过热器
100 373.15 0.1013250.00104371.6738 419.06 2676.31.3069 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 0.021621345.4 2748.4 3.2559 5.7038
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
Saturation temperature
饱和温度Ts
一一对应
饱Sa和tu压ra力tiopns pressure
放掉一些水，Ts不变， ps？
Ts
ps
ps=1.01325bar
青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃
Ts=113.32 ℃
h ,v ,s
水和水蒸气表
两类
1、饱和水和干饱和蒸汽表 2、未饱和水和过热蒸汽表
饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列）
t / oC T /K
p
/
MPa
v'
/
m3
/
kgv"
m3
/
kg
h'
kJ
/
h" kg kJ
/
kg
s '/ kJ / (kg K)
s "/ kJ / (kg K)
0.01 273.16 0.0006110.00100022 206.1750.000614 2501.0 0.0000 9.1562
Ice Water Steam
热力学面：以p,v,T表示的物质各种状态 的曲面
六个区：三水个的单热相力区、学三面个两相区
单相区
液
p
气
固--液
p
两相区
液--气
T
T
固
v
固--气 v
饱和线、三相线和临界点
Saturation line Triple line
饱和液线
临界点
p
饱和气线
三相线
饱和固线
ptp
2、饱和水和干饱和蒸汽 确定p或T
3、湿饱和蒸汽 除p或T外，其它参数与两相比例有关
两相比例由干度x确定
定义
x

干饱和蒸汽质量＝ mv 湿饱和蒸汽质量 mv mf
Quality
干饱和蒸汽
对干度x的说明：
饱和水
x = 0 饱和水 x = 1 干饱和蒸汽
0≤x ≤1
在过冷水和过热蒸汽区域，x无意义
作业
6-3 6-5 6-7
第六章 水蒸气
Water Vapor
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
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
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加
h '' h ' 汽化潜热 (4) 未饱和水 过冷度 t过冷 ts t 过冷水
过热蒸汽 过热度 t过热 t ts
p-v图，T-s图上的水蒸气定压加热过程
临界点，饱和水线和饱和汽线，
过冷水、湿蒸汽、过热蒸汽三区，
过冷水、饱和水、湿蒸汽、饱和蒸汽、过热蒸汽