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第七章　水蒸气

第七章　水蒸气. 基本要求. 掌握蒸气的各种术语及其含义：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸气、饱和液体、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等。 了解蒸气定压发生过程及其在 p-v 图和 T-s 图上的一点、二线、三区和五态。 了解水蒸气图表的结构，并掌握其应用。 掌握水蒸气热力过程的热量及功量的计算。. 7 － 1 　饱和温度和饱和压力. 一、汽化与凝结 汽化 　　物质由 液态转变为气态 的过程. 汽化方式 　　蒸发：汽化过程在 液体表面 发生 　　沸腾：汽化过程在 液体表面及内部 同时发生 凝结 　　物质由气态转变为液态的过程。凝结的速度取决于空间蒸气的压力。.

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第七章　水蒸气

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  1. 第七章　水蒸气

  2. 基本要求 • 掌握蒸气的各种术语及其含义：汽化、凝结、饱和状态、饱和蒸气、饱和液体、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等。 • 了解蒸气定压发生过程及其在p-v图和T-s图上的一点、二线、三区和五态。 • 了解水蒸气图表的结构，并掌握其应用。 • 掌握水蒸气热力过程的热量及功量的计算。

  3. 7－1　饱和温度和饱和压力 一、汽化与凝结 • 汽化 　　物质由液态转变为气态的过程

  4. 汽化方式 　　蒸发：汽化过程在液体表面发生 　　沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生 • 凝结 　　物质由气态转变为液态的过程。凝结的速度取决于空间蒸气的压力。

  5. 液体分子脱离其表面的汽化速度 气体分子回到液体中的凝结速度 ＝ 这时液体与蒸气处于动态平衡状态，称为饱和状态 饱和液体 饱和蒸气 二、饱和状态 • 饱和状态

  6. 饱和温度和饱和压力 　　处于饱和状态的气、液温度相同，称为饱和温度ts，蒸气的压力称为饱和压力ps • ts上升， ps上升； ps上升， ts上升。 • 结论： 　　 一定的饱和温度对应于一定的饱和压力，反之也成立，即两者间存在单值关系。

  7. 三相点 　　 定义：固、液、气三相共存的状态 分析：1) 当压力低于ptp时，液相不可能存在，而只 可能是气相或固相。 ptp称为三相点压力， 对应的饱和温度ttp称为三相点温度。 2) 三相点温度和压力是最低的饱和温度和饱 和压力。 3) 各种物质在三相点的温度与压力分别为定值， 但比体积则随固、液、气 三相的混合比例不同而异。 水的三相点温度和压力值：

  8. 7－2　水的定压加热汽化过程 　　工业上所用的水蒸气都是在定压加热设备中产生的。一般经过三个阶段： • 预热阶段 • 汽化阶段 • 过热阶段

  9. 水蒸气定压发生过程图

  10. 状态及状态参数： • 预热阶段 未饱和水（过冷水） 饱和水 • 这个阶段所需的热量称为液体热 ql

  11. 湿饱和蒸气：饱和水与饱和蒸气混合物 饱和水 湿(饱和)蒸气 干饱和蒸气 • 汽化阶段 • 这个阶段所需的热量称为汽化潜热 g

  12. 干度x： 　湿蒸气中饱和蒸气所占的质量百分比。

  13. 干饱和蒸气 过热蒸气 • 过热阶段 • 这个阶段所需的热量称为过热热 qsup。 • t-ts称为过热度

  14. 相变图

  15. 分析：(p-v图)影响v的主要是P和T：1) 对液态而言，T对v的影响比P的影响大，因而当P增加时，对应的饱和温度增加，则饱和液体的比体积增大；2) 对汽态而言，正好相反，因而，随着P的增加，饱和蒸汽的比体积减小；3) 饱和液体线与饱和蒸汽线必相交于一点C(临界点) 一点：临界点 二线：上界线和下界线 三区：液态区、湿蒸气区及过热区 五态：未饱和水、饱和水、湿蒸气、干饱和蒸气及过热蒸气

  16. 临界点：当t>tcr时，无论压力如何增加都不可能液化。水的临界参数：临界点：当t>tcr时，无论压力如何增加都不可能液化。水的临界参数：

  17. 7-3 水和水蒸汽的状态参数 一、零点规定 　　水及水蒸气的参数计算中不必求其绝对值，仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国际水蒸气会议规定，水的三相点即273.16K的液相水作为基准点，规定其热力学能及熵为0，即对于t0=ttp=0.01°C、p0=ptp=611.659 Pa的饱和水有：

  18. 二、温度为0.01oC、压力为P的过冷水 忽略水的压缩性，即比体积v不变，又温度不变，则: uo=u0’=0, w=0 q=0 so=so’=0, h0= uo+p0 v0=0

  19. 三、温度为t、压力为P的未饱和水 饱和水状态：

  20. 四、压力为P的干饱和蒸汽 五、压力为p的湿饱和蒸汽

  21. 六、压力为P的过热蒸汽 过热度：t – ts

  22. 7－4　水蒸气表和图 • 水与水蒸气的状态参数p、v、t、h、s均可从水蒸气图表中查到，图表中没有的参数，可根据参数间的一般关系计算得到，如u按u=h-pv计算。

  23. 　蒸气表 • 饱和水及干饱和蒸气表（表7－1） • 未饱和水及过热蒸气表（表7－2） 一、水蒸气表 • 　查表 • 判断工质所处的状态 • 查相应的表或进行相应的计算

  24. 情况一：已知（p,t） 　查饱和表得已知压力（或温度）下的饱和温度ts(p)（或饱和压力ps(t) ）： • 在湿蒸气区，p、t不是两个独立的变量，因此不能由p、t确定状态点。

  25. 情况二：已知p（或t）及某一比参数y（v或s或h）：情况二：已知p（或t）及某一比参数y（v或s或h）： 　查饱和表得已知压力（或温度）下的y’、y”： 在湿蒸气区干度及其它参数的的计算：

  26. 二、蒸气的热力性质图 • T-s图 • h-s图

  27. 7－5　水蒸气的基本过程 • 　水蒸汽基本过程 定容、定压、定温及定熵四种 • 　求解任务 与解理想气体的过程一样，要求： 1、初态和终态的参数； 2、过程中的热量和功

  28. 7－5　水蒸气的基本过程 • 　利用图表分析、计算水蒸气的步骤： 1、根据初态的两个已知参数，从表或图中查得其他参数。 2、根据过程特征及一个终态参数确定终态，再从表或图上查得其他参数。 3、根据已求得的初、终态参数计算q、u及w。

  29. 水蒸气基本公式：

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