热工基础--水蒸气图表及热力过程

1 第三节水蒸气图表 为了确定水和水蒸气状态参数 人们在长期实验和分析计算的基础上制成了国际上统一的和通用的水和水蒸汽热力性质图表 其中包括饱和水及饱和水蒸气热力参数 按温度和按压力排列两个表 不饱和水及过热水蒸气热力参数等 详见附录D 附录F 一 零点的规定根据国际规定 通常以三相点 611 66Pa 273 16K 下的饱和水作为基准点 规定其热力学能和熵的值为零 在工程计算中 一般近似认为0 时的水的热力学能 焓和熵的值为零 2 二 水蒸气热力性质表1 水蒸气表 饱和水和饱和水蒸气热力性质表编排形式 未饱和水与过热蒸汽表 饱和水与饱和水蒸汽热力性质表 t p 注 各参数的单位 t ps v h s r 3 注 各参数的单位 p ts v h s r 4 未饱和水与过热蒸汽表 根据不同温度和不同压力 相应地列出未饱和水和过热蒸汽的v h s 用粗黑线分隔 粗线上方为未饱和水的参数 粗线下方为过热蒸汽的参数 5 2 几点说明 u h pv 工程使用较少 未列 对于湿蒸汽的状态参数 要根据干度以及该压力下的饱和水与干蒸汽计算 如hx 1 x h xh 表中没有列出的中间温度和中间压力 要用内插法 6 3 水蒸气状态的确定 根据已知参数由水蒸气表确定其他未知参数时 必须先判断工质的状态 再根据所处状态查对应的表 具体方法如下 已知p或t和干度x 由于干度x仅对湿蒸汽有意义 因此处于湿蒸汽状态 已知 p t 查饱和水与饱和蒸汽表 得已知压力下的对应饱和温度ts 其中 t ts 未饱和状态 t ts 饱和状态 需用干度再确定状态 t ts 过热蒸汽状态 7 3 水蒸气状态的确定 已知p 或t 和某一参数如v h s 查饱和水与饱和蒸汽表 得已知p 或t 下的v 和v v v 未饱和状态 v v 饱和状态 需用干度再确定状态 v v v 工质处于湿蒸汽状态 v v 干饱和蒸汽状态 v v 过热蒸汽状态 8 三 水蒸气状态的确定 根据已知参数由水蒸气表确定其他未知参数时 必须先判断工质的状态 再根据所处状态查对应的表 具体方法如下 已知p或t和干度x 由于干度x仅对湿蒸汽有意义 因此处于湿蒸汽状态 已知 p t 查饱和水与饱和蒸汽表 得已知压力下的对应饱和温度ts 其中 t ts 未饱和状态 t ts 饱和状态 需用干度再确定状态 t ts 过热蒸汽状态 9 三 水蒸气的焓熵图 1 h s图的结构h s图是以焓h为纵坐标 以熵s为横坐标构成的 其分部的区域多为湿蒸汽和过热蒸汽区 水蒸气的焓熵图 10 2 h s图的使用 使用之前 应熟悉每一线群表示的参数单位 清楚参数单位的分度大小 根据两个独立的状态参数 在h s图上找交点 该交点就是需要确定的状态点 然后读出过该点的相关参数值 11 第四节水蒸气的热力过程研究水蒸气的热力过程的目的与分析理想气体热力过程一样 即为 确定过程的初态与终态的参数 计算过程中的能量 但由于水蒸气是实际气体 其参数的确定要使用水蒸气热力性质表和焓熵图 分析水蒸气热力过程的一般步骤为 1 用水蒸气图表 由初态的已知参数确定其他参数 2 根据过程性质 如定压 定熵等 加上终态的已知参数确定终态及终态的其他参数 3 将过程及状态表示在p v T s h s图上 4 根据已求得的初 终态参数 应用热力学基本定律计算热量和功量 12 一 定压过程锅炉各换热器内的吸热过程 给水在回热器内的加热过程 凝汽器中乏汽的放热过程等 在忽略流动压损的条件下 均可近似地看做定压过程 13 一 定压过程定压过程计算的是工质与外界交换的热量 1 确定初 终状态参数根据已知初状态的两个独立状态参数 查水蒸气图和表 确定其初状态以及未知的其他参数 由过程特点p 常数和终态点的一个状态参数 确定终状态点及终状态参数 2 水蒸气定压过程的参数坐标图水蒸气定压过程在p v T s h s图上的表示如下图所示 14 1 2是从湿蒸汽定压加热成温度为t2的过热蒸汽 3 4是从未饱和水定压加热成过热蒸汽 当初状态为未饱和水或是饱和水时 定压过程不能在h s图上表示 定压过程的参数坐标图 15 3 工质与外界交换的热量若已知初态点1的任意两个状态参数 如p1 x1 以及终态点2的一个状态参数 如t2 则可在h s图上确定过程初终状态点 并得到其他状态参数 如图所示 根据查的的初 终态点的各参数 结合过程特点 利用能量方程式得到 q h2 h1 定压过程的热量等于焓差 定压过程的参数坐标图 16 二 绝热过程水蒸气在汽轮机内的膨胀过程 水在水泵中的升压过程等 在忽略热交换的条件下 都是绝热过程 如果在绝热过程中不考虑摩擦等不可逆因素 则是定熵过程 定熵过程中关注的是工质所做技术功的多少 17 1 确定初 终状态参数根据已知条件以及过程特点s1 s2 利用图或者表确定初 终状态参数 若初状态是湿蒸汽或过热蒸汽 则可在h s图上确定过程的初 终态点 并得到其他状态参数 如下图所示 水蒸气的定熵过程 18 2 绝热过程的参数坐标图水蒸气绝热过程在参数坐标图上的表示如图5 12 如图5 13所示 19 3 工质与外界交换的功量根据查得的初 终态点的各参数 结合过程特点 利用能量方程式得到 wt h h1 h2 定熵过程的技术功等于焓降 实际上 水蒸气在汽轮机中的工程过程中 因存在摩擦等不可逆因素 熵流虽为零 但熵产始终大于零 因此不是定熵过程 而是熵增的过程 20 如图所示 实际绝