水和水蒸汽性质.ppt
热工基础-3-(2)-第三章 水蒸气
此阶段所需的热量称为汽化潜热 此阶段所需的热量称为汽化潜热 r ：r = h'' − h'
过热阶段: 过热阶段: 对饱和蒸气继续加热，水蒸气进入过热状态，温度、 对饱和蒸气继续加热，水蒸气进入过热状态，温度、 焓和熵增加 增加。 焓和熵增加。温度超过同压力下饱和蒸气温度的数 值称过热度 过热度： 值称过热度： D = t − ts 干饱和蒸汽
20
Ⅰ
Tc
2'
T
2x
2"
Ⅲ
Ⅰ
1'
Ⅲ
2' 2x
1x
2"
Ⅱ
Ⅱ 10
1'
1"
1x
1"
20 10
x
x
v
s
水蒸汽的p 图和T 水蒸汽的p-v图和T-s图
如果用前面提到的 功量、 的计算， 如果用前面提到的p-v、T-s图进行功量、热量的计算， 用前面提到的 、 图进行功量 热量的计算 则很不方便。 则很不方便。 工程上常用的是： 图 其也有： 工程上常用的是：h-s图。其也有：上、下界线和临 线簇、 界点，定干度线簇 定温线簇、定压、定容线簇 界点，定干度线簇、定温线簇、定压、定容线簇
饱和水
p = const. t = ts
p = const. t = ts v′ < v < v′′ s′ < s < s′′ h′ < h < h′′
p = const. t = ts v = v′′ s = s′′ h = h′′
= T (s − s ) s
'' '
v = v′ s = s′ h = h′
水,蒸汽,空气性能参数讲解
水,蒸汽,空气基本性质水性质性能参数水的基本物理化学性质1、水的形态、冰点、沸点：纯净的水是无色、无味、无臭的透明液体。
水在1个大气压时（105Pa），温度在0℃以下为固体，0℃为水的冰点。
从0℃-100℃之间为液体（通常情况下水呈液态），100℃以上为气体（气态水），100℃为水的沸点。
2、水的比热：把单位质量的水升高1℃所吸收的热量，叫做水的比热容，简称比热，水的比热为4.2x103[kj/kg.℃)]。
3、水的汽化热：在一定温度下单位质量的水完全变成同温度的气态水（水蒸气）所需的热量，叫做水的汽化热。
（水从液态转变为气态的过程叫做汽化，水表面的汽化现象叫做蒸发，蒸发在任何温度下都能进行）4、冰（固态水）的溶解热：单位质量的冰在熔点时（0℃）完全溶解为同温度的水所需的热量，叫做冰的溶解热。
5、水的密度：在一个大气压下（105Pa），温度为4℃时，水的密度为最大（1g/cm3），当温度低于或高于4℃时，其密度均小于1g/cm3。
6、水的压强：水对容器底部和侧壁都有压强（单位面积上受的压力叫做压强）。
水内部向各个方向都有压强；在同一深度，水向各个方向的压强相等；深度增加，水压强增大；水的密度增大，水压强也增大。
7、水的浮力：水对物体向上和向下的压力差就是水对物体的浮力。
浮力总是竖直向上的。
8、水的硬度：水的硬度是指水中含有的钙、镁、锰离子的数量（一般以碳酸钙来计算）。
硬度单位：mg/L（毫克/升），mmol/L(毫克当量/升)，PPM（个/百万），GPG（格令/加仑）9、pH值：pH值是指水的酸碱度，表示水中H+和OH-的含量比例（范围为0-14）。
人体对pH值的反应非常敏感，身体内大部分物质的pH值为6.8，血液和细胞水的pH值为7.2-7.3。
10、固体溶解物含量（TDS）：TDS是指水中溶解的所有固体物的含量，单位为mg/L或PPM。
TDS越低，表示水越纯净。
11、电导率（CND）：水的电导率（CND）是指通过水的电流除以水两边的电压差，表示水溶液传导电流的能力，其大小间接反应了水中溶解性盐类的总量，也反映了水中矿物质的总量。
第7章 水蒸气
第七章水蒸气Water Vapor 本章问题引导：⏹水蒸气可看作理想气体吗？⏹水蒸气是如何产生的？⏹水蒸气的参数如何确定？⏹水蒸气的过程如何计算？7-1 水蒸气的基本概念18世纪人类发明蒸气机，当时蒸气是唯一工质，目前水蒸气仍是火力发电、核电、供暖等的工质。
优点: 容易获得，便宜，无毒，化学性质稳定，膨胀性能好，传热性能好，对环境友好。
在空气中水蒸气含量极小，分压力很低，可当作理想气体，但当离液态不远或有相变，水蒸气一般应作实际气体处理，水蒸气的基本概念1、汽化——液体转变为气体的过程液化——蒸气或气体转变为液体的过程蒸发——液体表面在任何温度进行的缓慢汽化过程2、饱和状态(Saturation state)—汽化和液化达到动态平衡共存的状态饱和温度与饱和压力3. 临界点4.三相线凝固时体积膨胀物质的p-v-T曲面⏹一定的饱和温度总是对应着一定的饱和压力；一定的饱和压力也总是对应着一定的饱和温度⏹饱和温度愈高，饱和压力也愈高饱和温度T s 饱和压力ps一一对应Tspsp s=1.01325bar T s =100 ℃青藏高原p s=0.6bar T s =85.95 ℃高压锅p s=1.6barT s =113.32 ℃Saturation state水cr o cr3cr 22.064MPa647.14K (373.99C)m 0.003106kgp T v ===水的临界点参数饱和液线与饱和汽线的交点气液两相共存的p max ,Tmax临界点水的三相点tp tp 611.2Pa, 273.16Kp T ==t < t s t = t s t = tst = t s t > t s未饱和水饱和水湿饱和蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽预热汽化过热7-2 水定压加热汽化过程水定压加热汽化过程的p -v图及T-s图一点临界点Critical point 两线饱和蒸汽线饱和水线三区液汽液共存汽五态未饱和水饱和水湿饱和蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽7-3 水和水蒸气的状态参数⏹水和水蒸气的状态参数包括p 、v 、T 、h 、s 、u 等，其中h 、s 、u 常需要确定的是它们的变化量。
工程热力学第七章第一部分水蒸汽ppt课件
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
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
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
Tห้องสมุดไป่ตู้
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
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
未饱和液，过冷液 Subcooled liquid 压缩液 Compressed liquid
饱和液 Saturated liquid
饱和湿蒸气
Saturated liquid-vapor mixture 饱和蒸气 Saturated vapor 过热蒸气 Superheated vapor 汽化潜热 Latent heat of Vaporization
3. 水蒸气图表的结构和应用
4. 水蒸气热力过程
蒸汽 水蒸气 Steam Vapor
蒸气
§ 7-1 纯物质的热力学面及相图
Pure substance Solid Liquid Gas
教科版《水和水蒸气》精品PPT1
2. 加热时要小心,不要被水烫着。 注意安全。
3. 要正确使用温度计，注意量 程、读数和测量注意事项等。
1、水在加热过程中,温度可能会 慢慢上升，沸腾时水的温度100℃，继 续加热水的温度继续升高”；
2、水在加热过程中，温度是慢 慢上升，沸腾时水的温度为100℃，继 续加热水的温度保持不变”；
3、“水在加热过程中，温度是 慢慢上升，沸腾时水的温度为100℃， 有大量的白汽，水面翻腾作响”。
0℃的冰温度升高会变成 水，由固态转化成液态； 水加热达到沸点（100℃) ， 生成水蒸气，转化为气态。
思考： 冬季室外的水是什么状态的？ 为什么冬季下雪而不是下雨呢？
•
1.银色修饰了同一个对象，同时五句 话也表 达了一 个共同 的主题,肯定了 生命的 价值， 春天必 然会来 临，谁 也无法 阻挡生 命的冲 动，显 示了生 命本生 的一种 张力。 在西方 社会中 ，银色 有其代 表的含 义，即 银色是 纯洁、 博爱、 美德和 富裕的 象征。
•
6.作者将此处坐车的困难抽象为人生 旅途的 苦难， 但从本 质上讲 他们同 样是想 达到目 的地而 不能达 到，想 实现理 想而不 能实现 自己所 有的理 想，实 质上还 是一场 苦旅。 所以“ 实质上 ”不能 去掉。
•
课堂活动是为了课堂教学目标而开展 的,如果 课堂活 动与学 生动脑 脱节,活 动与学 生情感 、态度 、价值 观的培 养脱节 ,没有 学生真 实的体 验与反 思,那么 这种课 堂活动 只能说 是一种 教学资 源的浪 费.
•
2.生命和死亡全不相容，我们是为着 生的， 或者是 为着死 的，非 此即彼 ，在本 质上不 可兼得 ；同时 ，他也 肯定了 生命的 价值， 春天必 然会来 临，谁 也无法 阻挡生 命的冲 动，无 法阻挡 我们对 于新生 命、新 世界的 渴望与 追求
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。
第3节(五) 水蒸气.
va v ' vx v" v
s 0 s ' sx s" s
s
p
三个阶段
a b c d e
T
e b c d
Ts
a v
1）定压预热阶段a-b：未饱和水→饱和水。 tS 比液体热： ql c p dt h ho 面积 absso a 0 2）定压汽化阶段b-c-d：饱和水→干饱和蒸汽，既是定压又 1kg饱和水→干饱和水蒸 是定温的相变加热过程。 气所需的热量称为比汽化 r h"h' 面积bds s b 比汽化潜热： 潜热。 3）定压过热阶段d-e：饱和蒸汽→过热蒸汽。 t c p dt h h 面积dessd 比过热量： qsup tS 将0℃的水加热变为过热水蒸气所需的热量，等于液体热、 汽化潜热与过热热量三者之和。整个水蒸气定压发生过程及 各个阶段中的加热量，均可用水和水蒸气的焓值变化来计算。
v v ''
p
a
b
T
c
b c
d
e
e
a
b c
d
e a
d
v
s
p
五个状态
a b c d e v
T
e b c d
Ts
a
未饱和水（过冷水）：a～b，t<ts 过冷度t=ts-t。p、T 是独立的状态参数。 饱和水：b， t =ts ，p、T 不是独立的状态参数。 干饱和蒸汽：d，t=ts ，p、T 不是独立的状态参数。 湿蒸汽：c，饱和水和饱和蒸汽的混合物 t = ts ， p、T 不是独立的状态参数。 干度x：1kg湿蒸汽中含xkg的饱和蒸汽，(1-x)kg饱和水。 u x xu 1 xu 过热蒸汽：e，t>ts , v x xv 1 xv 过热度t=t-ts , p、T s x xs 1 xs hx xh 1 x h’ 是独立的状态参数。
工程热力学 课件 第七章 水蒸气.ppt
u = h - pv
T-s图
水蒸汽的T-s图（见图7-7）由界限曲线划分为湿 区和过热区，有定干度线、定压线、定容线和定 热力学能线 可据任意两个已知状态参数求得其它各参数 h = u + pv
h-s图
第七章 水蒸气
7-1 饱和温度和饱和压力
水的相变过程
汽化：水由液态转变为气态的过程称为汽化 蒸发：在水表面进行的汽化过程称为蒸发 沸腾：在水表面和内部同时进行的强烈汽化过程称
为沸腾 凝结：水由气相转变为液相的过程称为凝结
饱和状态
饱和状态：液态水和蒸汽处于动态平衡的状态
处于饱和状态的蒸汽称为饱和蒸汽，液态水称为 饱和水
水的三相点的平衡压力和温度分别是
ptp=611.659Pa , Ttp=273.16K(ttp=0.01℃) 三相点液相比体积vtp'=0.00010021m3/kg
7-2 水的定压加热汽化过程
水的定压汽化过程
水的定压沸腾汽化：过冷水→饱和水→湿饱和蒸 汽→干饱和蒸汽→过热蒸汽
液体热ql ：水在定压下从未饱和状态加热到饱 和状态称为预热阶段，所需的热量为液体热
温度为0.01 ℃ 、压力为p的过冷水
对于过冷水 v0≈0.001m3/kg , u0=0kJ/kg h0≈0kJ/kg , s0≈0kJ/(kg·K)
温度为t、压力为p的饱和水
0.01℃的水在定压p下加热至ts的饱和水所需液体热
ql
c dT Ts
273.16K p
c pTs
汽化潜热γ：由饱和水定压加热为干饱和蒸汽所 需的热量为汽化潜热
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h'
h"
s' / kJ / s" / kJ /
kJ / kg kJ / kg (kg K) (kg K)
0.01 273.16 0.0006110.00100022 206.1750.000614 2501.0 0.0000 9.1562
100 373.15 0.1013250.00104371.6738 419.06 2676.31.3069 7.3564
§7-3 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’’
水的热力学面
单相区
液
p
气
固--液
p
两相区
液--气
T
T
固
v
固--气 v
六个区：三个单相区、三个两相区
饱和线、三相线和临界点
饱和液线
临界点
p
饱和气线
三相线
饱和固线
T v
四个线：三个饱和线、一个三相线
一个点：临界点
思考题
1. 溜冰冰刀 2. 北方冬天晾在外边的衣服，是否经过液相 3. 有没有500ºC的水？ 没有。t>374.16 ℃ 4. 有没有-3 ℃ 的蒸汽？ 有 5. 一密闭容器内有水的汽液混合物，对其
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
饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）
p
/
MPa
r kJ
对干度x的说明： 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
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 < s’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’ s > s’’
水预热
பைடு நூலகம்
汽化
过热
水蒸气定压发生过程说明
(1) Q U W U pdV
U pV U ( pV ) H
(2) S Sf Sg 0
只有熵加热时永远增加
(3) 理想气体 h f (T )
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加
1875年，吉布斯提出了吉布斯相律
水和水蒸气状态参数确定的原则
1、未饱和水及过热蒸汽 确定任意两个独立参数，如：p、T
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
干饱和蒸汽
饱和水
(气体和液体均处在饱和状态下)
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和状态
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和温度Ts 饱和压力ps
一一对应
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 ℃
第七章 水和水蒸气的性质
基本知识点 水蒸气的产生过程、水蒸气状态参数的 确定、水蒸气图表的结构和应用、水蒸气在
热力过程中功量和热量的计算。
本章重点： 工业上水蒸气的定压生成过程，学会使用水 蒸气热力学性质的图表，并能熟练的运用于
各种热力过程的计算。
水和水蒸气是实际气体!
水蒸气 在空气中含量极小，当作理想气体
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
§7-4 水和水蒸气状态参数及其图表
状态公理：简单可压缩系统，两个独立变量
未饱和水及过热蒸汽，一般已知p、T即可
饱和水和干饱和蒸汽，只需确定p或T 湿饱和蒸汽， p和T不独立，汽液两相
一般情况下，为实际气体，使用图表
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
§ 7-1 纯物质的热力学面及相图
物质有三种聚集状态：固态、液态、气态 水的三态：冰、水、蒸汽
热力学面：以p,v,T表示的物质各种状态 的曲面
/ kg
t
/
oC
v'
/
m3
/
v"
kg m3
/
kg
h' kJ
/
h" kg kJ
/
kg
s' / kJ / (kg K)
s" / kJ / (kg K)
0.001 2484.5 6.982 0.0010001 129.208 29.33 2513.8 0.1060 8.9756
0.1 2258.2 99.63 0.00104341.6946 417.51 2675.7 1.3027 7.3608 1.0 2014.4 179.88 0.0011274 0.19430 762.6 2777.0 2.1382 6.5847
s xs" (1 x)s'
x
y y' y" y'
已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度x
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 '' 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 一点，二线，三区，五态
p
T
pc
a3 b3
p C c3 d3 e3
pc T Tc
Tc
a2 b2 c2 d2 e2
Tc
a1b1
c1
A
d1
加热，是否一定能变成蒸汽？
饱和线、三相线和临界点
饱和液线
临界点
p
饱和气线
三相线
饱和固线
T v
汽相和液相
过热器
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
§7-2 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)
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