水与水蒸气的性质培训教程(ppt 53页).ppt

第六章水和水蒸气的性质 水和水蒸气是实际气体的代表 水蒸气 在空气中含量极小 当作理想气体 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 是其它实际气体的代表 本章主要内容 1 实际工质的物性 3 水蒸气图表的结构和应用 4 水蒸气热力过程 2 水蒸气的产生过程 水蒸气 蒸气 蒸汽 Steam Vapor WaterVapor 6 1纯物质的热力学面及相图 物质三种聚集状态 固态 液态 气态 热力学面 以p v T表示的物质各种状态的曲面 水的三态 冰 水 水蒸气 水的热力学面 两相区 单相区 气 液 固 六个区 三个单相区 三个两相区 液 气 固 气 固 液 饱和线 三相线和临界点 p v 四个线 三个饱和线 一个三相线 饱和气线 三相线 饱和液线 饱和固线 T 临界点 一个点 临界点 临界点 水的临界点状态 饱和液线与饱和气线的交点 气液两相共存的pmax Tmax 临界点 纯物质的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 流体 流体 升华线 升华线 凝固线 凝固线 汽化线 汽化线 临界乳光现象 思考题 没有 t 374 16 有 3 有没有500 C的水 1 溜冰冰刀 2 北方冬天晾在外边的衣服 是否经过液相 4 有没有 3 的水蒸气 5 一密闭容器内有水的汽液混合物 对其加热 是否一定能变成水蒸气 纯物质的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 流体 流体 饱和线 三相线和临界点 p v 饱和气线 三相线 饱和液线 饱和固线 T 临界点 饱和线 三相线和临界点 临界点 汽相和液相 因固相不流动 更关心汽液两相 冰蓄冷 6 2汽化与饱和 沸腾 表面和液体内部同时发生的汽化 气体和液体均处在饱和状态下 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 Boil Vaporization 饱和状态Saturationstate 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 Ts 100 青藏ps 0 6bar Ts 85 95 高压锅ps 1 6bar Ts 113 32 纯物质的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 流体 流体 汽化线 汽化线 6 3水蒸气的定压发生过程 t ts t ts t ts t ts t ts v v v v v v v v v v v 未饱和水 饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽 h h h h h h h h h h h s s s s s s s s s s s 水蒸气定压发生过程说明 1 2 3 理想气体 实际气体汽化时 T Ts不变 但h增加 汽化潜热 4 未饱和水 过冷度 过冷水 过热蒸汽 过热度 汽化潜热 汽化过程中1kg液态物质 饱和液 完全转变为汽态时所需的热量称为汽化潜热 未饱和液 过冷液 饱和液 饱和湿蒸气 饱和蒸气 过热蒸气 汽化潜热 压缩液 安德鲁试验 对水在不同的压力下进行定压加热 安德鲁试验结果 一点 两线 三区 五态 一点 物质的临界点 两线 饱和蒸汽状态连线 上界限线 饱和液体状态连线 下界限线 三区 汽态区 上界限线与临界等温线上段右侧区域 液态区 下界限线与临界等温线上段左侧区域 湿蒸汽区 上 下界限线之间的锺罩形区域 五态 过热蒸汽 一定压力下 温度高于对应饱和温度的蒸汽 或者说 一定温度下 压力低于饱和蒸汽压的蒸汽 饱和蒸汽 一定压力下 温度等于对应饱和温度的蒸汽 或者说 一定温度下 压力等于饱和蒸汽压的蒸汽 湿蒸汽 饱和蒸汽与饱和液体的机械混合物 饱和液体 一定压力下 温度等于对应饱和温度的液体 或者说 一定温度下 压力等于饱和蒸汽压的液体 未饱和液体 一定压力下 温度低于对应饱和温度的液体 或者说 一定温度下 压力高于饱和蒸汽压的液体 饱和线 三相线和临界点 p v 饱和气线 三相线 饱和液线 饱和固线 T 临界点 一点 两线 三区 五态 纯物质的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 流体 流体 升华线 升华线 凝固线 凝固线 汽化线 汽化线 等压线上饱和态参数 p ts v m3 kg v s s kJ kg K 0 006112 0 01 0 00100022 206 175 0 0 9 1562 1 0 99 63 0 0010434 1 6946 1 3027 7 3608 5 0 151 85 0 0010928 0 37481 1 8604 6 8215 50 0 263 92 0 0012858 0 03941 2 9209 5 9712 221 29 374 15 0 00326 0 00326 4 429 4 429 bar 使未饱和液达到饱和状态的途径 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 6 4水和水蒸气的状态参数 1 零点规定 三相点液态水热力学能及熵为零 2 温度为0 01 压力为P的过冷水 三相点液态水压缩得到 热力学第一定律 w 0 1 忽略水的可压缩性 2 水的比体积不变 3 温度不变 u0 0 q 0 可逆过程 s0 0 压力不高时 h0 0 3 温度为t 压力为P的饱和水 温度为0 01 压力为p的过冷水在定压下加热至t得到 4 压力为p的干饱和蒸汽 3MPa 临界点 h h g 汽化潜热 热力学能的增量 膨胀功 h h 和g的变化趋势示于图中 5 压力为p的湿饱和蒸汽 因为是两相混合物 需用干度x确定其状态 任一比参数y 如u h s v等 可由下式计算 6 压力为p的过热蒸汽 在饱和蒸汽的基础上继续加热 即得过热蒸汽 参数满足以下基本关系 过热度 过热热量 6 5水蒸气的表和图 1 水蒸气表 饱和水和干饱和蒸汽表 未饱和水和过热蒸汽表 2 T S图 优点 便于循环分析 分为 湿区和过热区 定干度线 定压线等 缺点 热量和功以面积表示计算不便 C x 0 x 1 3 水蒸气的h s图 湿蒸汽区 定压线 定温线 二区 过热蒸汽区 湿蒸汽区 三线 定压线 定干度线 定温线 粗红线为界 h s图 优点 用线段的长度表示热量和功 分为 过热蒸汽区和湿蒸汽区 定压线 定干度线 定温线 湿蒸汽区 定压线 定温线 定压过程热量 焓差 绝热过程技术功 焓差 锅炉蒸气产生 水蒸气在汽轮机中膨胀 6 6水蒸气的热力过程 任务 确定初终态参数 计算过程中的功和热在p v T s h s图上表示 水蒸气的基本过程 分析步骤 根据初态的两个参数 p t p x 或 t x 从表或图中查得其它参数 根据过程特征和一个终态参数确定终态 再从表或图上查得其它参数 根据求得的初 终态参数计算q w等 注意理想气体过程的区别 第一定律与第二定律表达式均成立 理想气体特有的性质和表达式不能用 可逆 水蒸气的定压过程 q hwt 0 3 4 2 1 例 锅炉中 水从30 4MPa 定压加热到450 q h2 h1 ts 4MPa 250 33 锅炉 换热器 水蒸气的定压过程 例 水从30 4MPa 定压加热到450 q h2 h1 2 T s h s 2 h1 129 3kJ kgh2 3330 7kJ kg h2 h1 1 3 4 1 4 3 3201 4kJ kg 水蒸气的绝热过程 p1 2 p2 不可逆过程 汽轮机 水泵 1 2 q 0 水蒸气的绝热过程 汽轮机 水泵 q 0 2 1 2 不可逆过程 p1 p2 水蒸气的绝热过程 汽轮机 水泵 q 0 不可逆过程