气体和蒸汽的性质ppt课件

3-4水蒸气的饱和状态和相图,1,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,2,一、汽化与凝结汽化:物质由液态转变为气态的过程。,蒸发：在液体表面进行的汽化过程,沸腾：在液体表面及内部进行的强烈汽化过程。,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。,3,二、饱和状态(Saturatedstate)饱和状态,4,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，蒸汽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。,5,三相点固、液、气三相共存的状态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：,6,物质有三种聚集状态：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、蒸汽,7,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,8,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,9,3-5水的汽化过程和临界点,10,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,11,几个名词饱和液(saturatedliquid)处于饱和状态的液体：t=ts干饱和蒸汽(dry-saturatedvapor;dryvapor)处于饱和状态的蒸汽：t=ts未饱和液(unsaturatedliquid)温度低于所处压力下饱和温度的液体：tts,tts=d称过热度(degreeofsuperheat)。湿饱和蒸汽(wet-saturatedvapor;wetvapor)饱和液和干饱和蒸汽的混合物：t=ts,使未饱和液达饱和状态的途径：,12,水蒸气定压发生过程图及其原理,13,预热阶段,饱和水,未饱和水（过冷水）,状态及状态参数：,这个阶段所需的热量称为液体热ql,14,汽化阶段,干饱和蒸汽,饱和水,湿(饱和)蒸汽,这个阶段所需的热量称为汽化潜热g,15,干度（dryness）,（湿度y=1x）,x,0,1,饱和液,湿饱和蒸汽,干饱和蒸汽,定义：湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用w或x表示。,16,过热阶段,过热蒸汽,干饱和蒸汽,这个阶段所需的热量称为过热热qsup。t-ts称为过热度,17,相变图,18,水定压加热汽化过程的p-v图及T-s图,一点临界点,两线,上界限线下界限线,三区,液,汽液共存,汽,五态,未饱和水,饱和水,湿蒸汽,干饱和蒸汽,过热蒸汽,19,分析：p-v图中可以看出：影响v的主要是P和T：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；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；饱和液体线与饱和蒸汽线必相交于一点C(临界点),20,临界点：当ttcr时，无论压力如何增加都不可能液化水的临界参数：,21,一点：二线：三区：五态：,一点二线三区五状态,临界点,上界线和下界线,液态区、湿蒸汽区、过热区,未饱和水、饱和水、湿蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽,22,3-6水和水蒸气的状态参数,23,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=0.01C、p0=ptp=611.659Pa的饱和水有：,一、零点规定,24,忽略水的压缩性，即比体积v不变，又温度不变，则:uo=u0=0,w=0q=0熵也不变，so=so=0,h0=uo+p0v0=0（压力不高时）,二、温度为0.01、压力为p的过冷水,25,三、温度为t、压力为p的饱和水,饱和水状态：,在压力与温度较高时，水的cp变化不大，且h0也不能再认为零，故不能用上两式计算ql和s.,随压力的升高而增大（当水温度小于100时，平均比热容cp4.1868kJ/(kgK)）,26,四、压力为p的干饱和蒸汽,加热饱和水，全部汽化后成为压力为p、温度为ts的干饱和蒸汽，其各参数以v、h、s、u表示。汽化潜热为：,27,五、压力为p的湿饱和蒸汽,湿饱和蒸汽中部分为水部分为蒸汽，此时温度t为对应于ps的饱和温度，即t=ts。因为ts和Ps互为相对应之数值，不是相互独立的参数，仅ts和Ps不能决定其状态。通常采用干度x来决定其状态。,28,超过ts之值称为过热度，即tts。过热热量qsup为因过热蒸汽的cp是p、t的复杂函数，故上式不宜用于工程计算。,六、压力为p的过热蒸汽,29,3-7水蒸气表和图,30,3-7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。,31,一、水蒸气表,饱和水及干饱和蒸汽表（表36）未饱和水及过热蒸汽表（表37）,查表的目的,蒸气表,判断工质所处的状态查相应的表或进行相应的计算,32,1.饱和水和干饱和蒸汽表（表36）,33,2.未饱和水和过热蒸汽表（表37）,34,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)）：,特别注意：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。这时还需要已知干度x。,35,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：,36,二、水蒸气的的ts图,X=0,X=1,37,三、蒸气的h-s图,饱和液线和饱和蒸气线定压线簇定温线簇定容线簇定干度线,38,(1)焓熵图的画法,1、零点：h=0，s=0；,2、饱和汽线（上界线）、饱和液线（下界线）,斜直线,向上翘的发散的形线,C点为分界点，不在极值点上,39,焓熵图,h,s,C,x=1,x=0,40,(2)焓熵图的画法,气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体,在x=0,x=1之间，从C点出发的等分线,41,焓熵图,h,s,C,x=1,x=0,42,1）定压线群,1.在液相区定压线与饱和液线近乎重合。2.在湿蒸汽区定压线就是定温线，T=Ts，为斜直线。3.过热蒸汽区，定压线斜率随T升高而增大，形成上跷的曲线。,0,43,2）定温线群,在湿蒸汽区，等温是斜直线，与等压线重合线。在过热蒸汽区，等温线较等压线平坦，低压时趋于水平。,44,3）等容线群,4）等干度线,1.等容线比