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Chapter 6 Thermodynamic Properties of vapor 蒸气的热力性质,主讲：张金翠 Tel：85953720E-mail: ,Chapter 6 Thermodynamic Properties of vapour 蒸气的热力性质,6-1 概述 6-2 克拉贝隆-克劳修斯方程 6-3 蒸气的定压发生过程 6-4 蒸气的热力性质表 6-5 蒸气的热力性质图 6-6 水蒸气热力过程（应用）,6-1 Introduction 概述,一、The p-T diagram p T相图 二、 The p-v and T-s diagrams p -v及T-s相图,一、The p-T diagram p T相图,p,p,T,T,液,液,气,气,固,固,水,一般物质,三相点,三相点,临界点,临 界 点,升华线,溶解线,汽化线,升华线,溶解线,汽化线,The p-T diagram,sublimation,p,T,Liquid,Vapor,Solid,Triple point,Critical point,melting,vaporization,Some related concepts相关概念,1、单相区：气、液、固 2、相界线： OA:气固共存（升华线） OB:固液共存（溶解线） OC:气液共存（汽化线） 3、饱和状态 4、三相点（Triple point） -表6-1 5、临界点（Critical point）-附表8,7,饱和状态,一、汽化和液化(vaporization and liquefaction),汽化：由液态到气态的过程,蒸发：在液体表面进行的汽化过程,液化：由气相到液相的过程,沸腾：在液体表面及内部进行 的强烈汽化过程。,8,二、饱和状态(Saturated state),当汽化速度=液化速度时，系统 处于动态平衡，宏观上气、液两相 保持一定的相对数量饱和状态。,饱和状态的温度饱和温度，ts(Ts) (Saturated temperature) 饱和状态的压力饱和压力，ps （Saturated pressure）,加热，使温度升高如 t，保持定 值，系统建立新的动态平衡。与之 对应，p变成ps。,所以,一一对应，只有一个独立变量，即,Saturated state饱和状态,饱和状态：物质处于不同的相可以平衡共存的状态 饱和温度饱和状态时对应的温度，ts(Ts) Saturation temperature 饱和压力饱和状态的压力，ps Saturation pressure 饱和温度ts与饱和压力ps的关系：,二、 The p-v and T-s diagrams p -v及T-s相图,s,A,B,C,B,A,C,Some related concepts相关概念,一点： 临界点-饱和液及饱和气具有完全相同的性质 两线：饱和液线、饱和气线 三区：液相区、液气两相共存区、气相区 五态： 未饱和液（过冷液）、饱和液、湿蒸气、饱和蒸气、过热蒸气 汽化潜热r： r = h”- h= Ts ( s”- s),Some related vocabulary相关词汇,未饱和液（过冷液） Subcooled liquid Compressed liquid 饱和液（线） Saturated liquid（line） 湿蒸气 Saturated liquid-vapor mixture 饱和蒸气 Saturated vapor 过热蒸气（区） Superheated vapor（region） 汽化潜热 Latent heat of Vaporization,6-2 Clapeyron-clausius equation 克拉贝隆-克劳修斯方程,一、吉布斯相律 Gibbs phase rule 二、克拉贝隆-克劳修斯方程 Clapeyron-clausius equation,一、 Gibbs phase rule吉布斯相律,吉布斯相律：对于多元（如C个组元）多相（如P个相）元化学反应的热力系，其独立参数，即自由度 I=CP+2,应用： 水在液相（或固相、气相）时， C=1，P=1，故I=1-1+2，此时压力，温度均可独立变化。 水在汽液共存时C=1，P=2，故I=1-2+2=1，此时压力和温度中仅有一个可自由变化。 三相点：C=1，P=3，故I=1-3+2=0,二、 Clapeyron-clausius equation 克拉贝隆-克劳修斯方程,分别为汽化潜热(latent heat of vaporization)、熔解热(latent heat of fusion)和升华热(latent heat of sublimation)。,因，为“+”；T为“+”；故相平衡线斜率正负由体积差决定，可为正，可为负。,6-3 The heating process of vapor at constant pressure 蒸气的定压发生过程,一、水定压加热汽化过程 二、蒸汽发生过程的p -v及T-s图,一、水的定压加热汽化过程,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,二、蒸汽发生过程的p -v及T-s图,一点（临界点）、两线（饱和液线、饱和气线）、 三区（液相区、液气两相共存区、气相区）、 五态（未饱和液、饱和液、湿蒸气、饱和蒸气、过热蒸气）,思考题：如何区分b、c、d三点？,x = 0 饱和水， x = 1 干饱和蒸气 0 x 1 湿蒸气,s,C,b,d,C,c1,c2,b,d,c1,c2,20,各种工质均具有类似水的性质,6-4 Property tables of vapor 蒸气的热力性质表,一、Reference state基准点的规定 二、Property tables of saturated liquid and Saturated vapor饱和液及饱和蒸汽热力性质表 三、 Property tables of compressed liquid and superheated vapor未饱和液及过热蒸气热力性质表 附录表11、15,一、Reference state基准点的规定,规定：处于三相点的液态水的热力学能及熵为零,注意：由不同基准点的图表查得的数据不能混用，应进行核算处理。,二、饱和液及饱和蒸汽热力性质表 附录表9、10、12、13、14,饱和水和饱和水蒸气表（按温度排列附表9）,饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列附表10 ）,思考题：如何确定湿蒸汽的状态参数？,如果有1kg湿蒸气，干度为x, 即有xkg饱和蒸汽，（1-x）kg饱和水,已知：p或T（h,v,s,h,v,s） 干度x,h ,v ,s,三、 未饱和液及过热蒸气热力性质表 附录表11、15,6-5 Property diagrams of vapor 蒸气的热力性质图,一、 hs diagram of water vapor 水蒸气的焓熵（h-s）图 二、 ph diagram of refrigerant 压焓（p-h）图,一、 hs diagram of water vapor 水蒸气的焓熵（h-s）图,饱和液线及饱和蒸气线 定压线族 定温线族 定容线族 定干度线族,h,s,C,x=1,x=0,x=1,28, 焓熵图,定压线 定温线 定容线 定干度线,29,二、 ph diagram of refrigerant 压焓（p-h）图,定压线族 定温线族 定熵线族 定容线族 定干度线族,6-6 水蒸气热力过程（应用）,1、确定状态点的各参数 2、根据过程条件确定过程进行的途径和方向，并表示在参数图上，p-v图、T-s图、h-s图等。 3、进行过程