《水蒸气与湿空气》PPT课件.ppt

第五章水蒸气与湿空气 蒸气 泛指刚刚脱离液态或比较接近液态的气态物质 是一种实际气体 常用蒸气 水蒸气 氨蒸气 氟里昂蒸气 水蒸气特点 人类在热力发动机中最早广泛使用的工质 来源丰富 无毒无味 比热容大 传热好 有良好的膨胀和载热性能 不污染环境 热工计算 不能按理想气体处理 状态方程式 比热的函数关系以及有关热工计算的经验公式都比较复杂 采用查图查表方法 蒸气的热力性质图表 主要内容 1 水蒸气的产生过程 2 水蒸气的热力性质 参数计算 3 基本热力过程 4 热力性质图表的结构与应用 5 1水蒸气的产生过程 一 一些基本概念 1 汽化 vaporation 物质从液态转变为气态的过程 汽化的方式有两种 蒸发和沸腾 2 液化 liquefaction 物质有气态转变为液态的过程 3 蒸发 boil off 液体表面缓慢进行的汽化现象 特点 任何温度下 都可进行蒸发 蒸发速度取决于液体的性质 液体的温度 蒸发表面积和液面上气流速度 4 沸腾 boiling 液体内部进行的激烈的汽化现象 特点 在一定压力下 沸腾时的温度是一定的 沸点 boilingpoint 在某一压力下 液体沸腾时的温度 与液体的性质有关 同种液体 沸点还随压力的升高而增大 5 饱和状态 saturationstate 气液两相动态平衡的状态 饱和液体 saturatedliquid 饱和状态下的液体 饱和蒸气 saturatedvapor 饱和状态下的蒸气 饱和温度和饱和压力 特点 1 汽液共存 2 汽液同温 3 饱和压力随饱和温度的升高而增大 一一对应关系 6 湿饱和蒸汽 wetvapor 是蒸汽与其液体的混合物 二者处于两相平衡 干饱和蒸汽 不含液体的饱和蒸汽 过热蒸汽 superheatedvapor 在一定压力下 温度大于饱和温度时的蒸汽 过热度 过热蒸汽温度t 饱和蒸汽温度ts 9 过冷液体 subcooledliquid 在一定压力下 温度低于相应饱和温度的液体 过冷度 饱和蒸汽温度ts 过冷液体温度t 10 汽化潜热 latentheat 二 水蒸气的定压产生过程 分析 活塞式汽缸中水蒸气的定压产生过程 设汽缸中有1kg 温度0 C 压力p的水 水面上有一个可以移动的活塞 施加一定压力 不同实验序号下维持恒定压力 容器底部对水加热 1 定压加热分三个阶段 1 水定压预热 未饱和水 吸热 温度升高 比体积略增 饱和水 参数 v h s 2 饱和水定压汽化 饱和水 继续加热 水开始汽化 饱和温度不变 比体积增大 水量逐渐减少 汽量逐渐增加 湿饱和蒸汽 参数 ps ts vx hx sx 继续加热 温度不变 比体积增大 至汽缸中的最后一滴水变成蒸汽 干饱和蒸汽 参数 ps ts v h s 参数 ps ts v h s 干度 quality 湿蒸汽中所含有的干饱和蒸汽的质量分数 3 干蒸汽定压过热 干饱和蒸汽 继续加热 比体积继续增大 蒸汽温度开始上升 温度大于相应压力下的饱和温度 过热蒸汽 过热度 t 2 水蒸气定压形成时的五个状态 未饱和水 过冷水 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 3 水蒸气定压形成的三个阶段的能量关系 1 未饱和水的定压预热阶段 吸收热量可用焓差表示 2 饱和水的定压 定温 汽化阶段 用比汽化潜热表示 或用熵来计算汽化潜热 干度x a 表示湿蒸汽的干燥程度 b 饱和水x 0 干饱和蒸汽x 1 c 气轮机运行时 干度规定x 0 86 0 88 3 干饱和蒸汽的定压过热阶段 过热热 heatofsuperheating 用焓差表示 综上所述 过热蒸汽的总热量 把1kg 0 C的水定压加热成t C的过热蒸汽所需的热量 三 水蒸气形成过程的p v图和T s图 1 定压过程p v图和T s图表示 p v abcde 预热 汽化 过热 vv vxv v T s a bcd e s s 2 不同压力下水蒸气的定压产生过程 1点 临界点 criticalpoint 2线 下临界线 saturationliquidline 不同压力下饱和水状态 上临界线 saturationvaporline 不同压力下干饱和蒸汽态 3区 液相区 liquidregion 汽液两相区 liquid vaporregion 汽相区9 vaporregion 5态 未饱和水 饱和水 湿蒸汽 干饱和蒸汽 过热蒸汽 5 2水蒸气的状态参数 比较 理想气体和实际气体 零点的规定 选择水的三相点的液相水为基准点 且该状态下 液相水的热力学能和熵为零 二 水与水蒸气表 steamtablesforwater 两种 饱和水和饱和蒸汽表 附表5 6 未饱和水和过热蒸汽表 附表7 饱和水和饱和蒸汽表以温度为序 以压力为序 2 未饱和水和过热蒸汽表 表中粗黑线 上方 未饱和水参数下方 过热蒸汽参数 例 利用水蒸气表 确定下列各点的状态 1 t 45 8 C v 0 00101m3 kg 2 t 200 C x 0 9 3 p 0 5Mpa t 165 C 4 p 0 5Mpa v 0 545m3 kg 5 3水蒸气的基本热力过程 1 水蒸气的基本热力过程 定容 定压 定温和定熵过程 求解任务 1 初 终态参数 2 过程中热量和功量 求解方法 查表 图 专用方程用计算机计算 求解原理 热力学第一定律 可逆过程关系式 求解步骤 1 根据初态的两个参数 从表或图查出其它初态参数 2 根据过程特征及一个终态参数确定终态 再查表确定其它终态参数 3 根据初 终态参数计算q u w 例 水蒸气由p1 1Mpa t1 300 C可逆绝热膨胀到p2 0 1Mpa 求1kg水蒸气所作的膨胀功和技术功 5 4湿空气 湿空气 是指含有水蒸气的空气 干空气 是指完全不含水蒸气的空气 湿空气的特点 1 湿空气可以看成理想气体混合物 水蒸气分压力很小 多处过热状态 v较大 2 湿空气遵守道尔顿分压力定律 p pv pa 3 湿空气是定组元 变成分的混合气体 干空气的含量在过程中恒定不变 水蒸气含量或成分会变化 一 未饱和湿空气和饱和湿空气 空气中水蒸气的含量不同 即分压力有高低 一 未饱和湿空气 1 由干空气和过热蒸气所组成的混合气体 分析 设 湿空气温度T 恒定 ps 水蒸气分压力pv 1 pv ps 湿空气中水蒸气处于过热状态 图示 2 未饱和可理解为 水蒸汽的分压力尚未达到湿蒸汽温度下的饱和压力 3 在该温度下 湿空气中水蒸气含量尚未达到最大值 湿空气尚未饱和 湿空气中液态水还可以蒸发 还具有吸收水分的能力 4 若想使过热蒸汽 干饱和蒸汽 在t一定时 增加水蒸气含量 使pv不断增大 当pv ps T 空气中水蒸气达到饱和 不再具有吸收水分的能力 A C P V B D A C PS PV B 二 饱和湿空气 1 由干饱和蒸汽和干空气所组成的混合气体 分析 1 饱和 的含义可理解 pv pvmax ps T 水蒸气分压力达到最大值 2 在该温度下 湿空气不可能再吸收水分 达到饱和 二 露点 分析 如何将未饱和湿空气 饱和湿空气 法1 在湿空气温度t一定时 增大水蒸气含量 即增加湿空气中水蒸气分压力pv pvmax ps T A C 法2 保持水蒸气含量不变 pv 不变 降低湿空气温度T TS PV A B 结露 对饱和湿空气继续冷却降温 则其中的部分水蒸气将凝结为水 出现结露 露点温度 湿空气中水蒸气的分压力pv所对应的饱和温度 说明 1 Td f pv 可查表 2 达到露点温度后继续冷却 部分水蒸气将会凝结为水析出 3 若Td 0 C 就会出现结霜 三 相对湿度和含湿量 湿空气的湿度 湿空气中水蒸气的含量 1 绝对湿度 1 定义 1m3的湿空