第五章 蒸汽性质及其基本热力过程

曹爱平第五章蒸汽性质及其基本热力过程液体的汽化1蒸汽定压产生过程2蒸汽图表3蒸汽基本热力过程4第一节液体的汽化汽化的定义物质由液态转变为汽态称为汽化．液体的汽化有蒸发和沸腾两种形式．第一节液体的汽化一、汽化的分类蒸发沸腾第一节液体的汽化蒸发返回蒸发是在任何温度条件下，发生在液体表面的汽化过程．第一节液体的汽化沸腾沸腾是在相应沸点下，发生在液体内部的汽化过程．第一节液体的汽化二、饱和状态汽化与凝结的动态平衡就称为饱和状态．这时系统具有确定温度和压力．称为饱和温度ts和饱和压力ps．在饱和状态下的液体为饱和液体，在饱和状态下的气体为饱和蒸汽．下一节第二节蒸汽的定压产生过程TextText一、定压过程中的状态变化ttst=tst=tst=tstts未饱和水饱和水湿蒸汽饱和干蒸汽过热蒸汽预热过热汽化第二节蒸汽的定压产生过程TextText返回一、定压过程中的状态变化a-b:未饱和水→ts饱和水。温度↑，比容↑。预热阶段a-b:未饱和液→ts饱和液。温度↑，比容↑。第二节蒸汽的定压产生过程TextTextb-d:ts饱和水→ts干饱和水蒸汽温度↑，比容↑。其间为汽液混合的湿饱和蒸汽。汽化阶段一、定压过程中的状态变化第二节蒸汽的定压产生过程TextText返回湿饱和蒸汽中的饱和液体和饱和蒸汽的比例随汽化程度而变化,常用干度x表示.汽化阶段01xx干饱和蒸汽干饱和蒸汽饱和液mmm一、定压过程中的状态变化第二节蒸汽的定压产生过程TextText返回d-e:ts干饱和水蒸汽→t过热水蒸汽。温度↑，比容↑。过热度Δt=t-ts过热阶段一、定压过程中的状态变化第二节蒸汽的定压产生过程TextText返回二、蒸汽的p-v图与T-s图分析水蒸气的相变图线可见，上、下界线表明了水汽化的始末界线，二者统称饱和曲线，它把p-v和T-s图分为三个区域：即液态区(下界线左侧)、湿蒸汽区(饱和曲线内)、汽态区(上界线右侧)。此外，习惯上常把压力高于临界点的临界温度线作为“永久”气体与液体的分界线。第二节蒸汽的定压产生过程TextText返回二、蒸汽的p-v图与T-s图所以，水蒸气的相变图线，可以总结为一点(临界点)、二线(上界线、下界线)、三区(液态区、湿蒸汽区、气态区)和五态(未饱和水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、干饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态)第二节蒸汽的定压产生过程三、绝热过程方程二、稳定流能量方程一、连续性方程TextText返回１.蒸汽的p-v图第二节蒸汽的定压产生过程三、绝热过程方程一、连续性方程TextText返回２.蒸汽的T-s图第二节蒸汽的定压产生过程TextText三、定压汽化过程中的热量计算未饱和水→饱和水饱和水→饱和蒸汽饱和蒸汽→过热蒸汽预热汽化过热第二节蒸汽的定压产生过程TextText返回未饱和水→饱和水预热过程中没有潜热的交换，只有显热交换，所以吸收的热量为：absphhqttcq11)(三、定压汽化过程中的热量计算第二节蒸汽的定压产生过程TextText返回饱和水→饱和蒸汽汽化过程中没有显热的交换，只有潜热的交换，吸收的热量等于汽化时所吸收的汽化潜热．bxhhqxrq22三、定压汽化过程中的热量计算第二节蒸汽的定压产生过程TextText饱和蒸汽→过热蒸汽过热过程中没有潜热的交换，只有显热交换，但是吸收的热量不能用比热来计算：dehhq3三、定压汽化过程中的热量计算下一节第三节蒸汽图表三、绝热过程方程TextText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，s＝０。一般情况下，对温度为0.01℃时不同压力的水，取u0.01≈0。压力不高时，对0.01℃时水，也可取h0.01≈0。对于制冷剂蒸汽图表，为了防止工作范围内出现负值，所以也常将零点定于零下．一.零点的规定第三节蒸汽图表三、绝热过程方程TextText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，s＝０；该状态点下的参数为：p＝0.6112kPa，v＝0.00100022m3/kgT＝273.16 K一般情况下，对温度为0.01℃时不同压力的水，取u0.01≈0。压力不高时，对0.01℃时水，也可取h0.01≈0。对于制冷剂蒸汽图表，为了防止工作范围内出现负值，所以也常将零点定于零下．一.零点的规定第三节蒸汽图表TextText常用的蒸汽表有三种：未饱和液体与过热蒸汽表以温度为序的饱和液与干饱和蒸汽表以压力为序的饱和液与干饱和蒸汽表在蒸汽表中，常以“′”表示饱和液体参数，以“″”表示干饱和蒸汽参数。二.蒸汽表第三节蒸汽图表三、绝热过程方程TextText返回２.未饱和液体与过热蒸汽表注意之间红线以下的数据表示过热蒸汽．第三节蒸汽图表三、绝热过程方程TextText返回１.饱和液体与干饱和蒸汽表第三节蒸汽图表三、绝热过程方程TextText返回１.饱和液体与干饱和蒸汽表第三节蒸汽图表TextText由于湿饱和蒸汽实质上是干饱和蒸汽与饱和水的混合物，因此其热力学能、焓、熵及容积可表示为：二.蒸汽表UUUxHHHxSSSxVVVx第三节蒸汽图表三、绝热过程方程TextText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。二.蒸汽表)()1(uuxuuxuxuxxLhhhxhhxhxhx)()1()()1(ssxssxsxsx)()1(vvxvvxvxvx第三节蒸汽图表三、绝热过程方程TextText三.蒸汽图１.焓-熵图第三节蒸汽图表三、绝热过程方程TextText三.蒸汽图２.温-熵图第三节蒸汽图表TextText三.蒸汽图３.压-焓图第四节蒸汽基本热力过程TextText蒸汽的基本热力过程一、定压过程二、定容过程三、定温过程四、定熵过程第四节蒸汽基本热力过程TextText分析水蒸气热力过程的目的—确定过程的能量转换关系，包括w、q以及Δu和Δh等。因此，需确定状态参数的变化。确定过程的能量转换关系的依据为热力学第一、二定律：pvuhwszgchqwuq22蒸汽的基本热力过程第四节蒸汽基本热力过程TextText返回因为是实际气体，不能用理想气体的关系式进行计算．下式不可用．1212lnlnppRTTcsRccRTpvpvp蒸汽的基本热力过程2Tshs2h2h1134143第四节蒸汽基本热力过程一、定压过程第四节蒸汽基本热力过程TextText返回一、定压过程0)()()(121121212hqwvvpwwqpvpvhhuhhqppspppp方程求得：在定压过程中，由普适第四节蒸汽基本热力过程TextText返回二、定容过程)(0d2121ppvhuhqwuwuqvpwvsvvv：在定容过程中，能量为12Tshs122’三、定温过程第四节蒸汽基本热力过程第四节蒸汽基本热力过程TextText返回hqwuqwvpvphhussTqTTsTTT)()()(112212121程中，能量为：定温过三、定温过程第四节蒸汽基本热力过程TextText四、定熵过程)(01221hhqwuuwqsss第五章蒸汽性质及蒸汽基本热力过程三、绝热过程方程Text１.熟悉１点２线３区５态２.会查图表３.基本热力过程计算４.与理想气体比较，哪些公式不可用．本章小结曹爱平