第七章-蒸汽的热力性质和热力过程

1、1/32第七章第七章 蒸汽的热力性质和热力过程蒸汽的热力性质和热力过程2/32水蒸气是实际气体的代表水蒸气是实际气体的代表水蒸气水蒸气在空气中含量极少，当做理想气体在空气中含量极少，当做理想气体一般情况下，作为实际气体一般情况下，作为实际气体18世纪，蒸汽机的发明，水蒸汽是唯一工质。世纪，蒸汽机的发明，水蒸汽是唯一工质。 直到内燃机的发明，才有燃气工质。直到内燃机的发明，才有燃气工质。 目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质。目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质。优点：便宜、易得、无毒优点：便宜、易得、无毒 膨胀性能好、传热性能好膨胀性能好、传热性能好3/32第一节第一节 定压下水蒸气的

2、发生过程定压下水蒸气的发生过程4/32ppppp加热加热sttsttsttsttstt未饱和水未饱和水饱和水饱和水湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽过热蒸汽vvvvvvvvvvvhhhhhhhhhhhsssssssssss预热阶段预热阶段汽化阶段汽化阶段过热阶段过热阶段5/32quw dup v upv up v h 水的定压发生过程说明水的定压发生过程说明（1）（2）fgsss 0（3） 理想气体：理想气体： hf T实际气体汽化时：实际气体汽化时： T 不变，不变，h 增加。增加。hhqrT ss汽化潜热汽化潜热（4）未饱和水未饱和水sttstt过热蒸汽过热蒸汽sttt st

3、tt 过冷度过冷度过热度过热度quw fgsss 6/32水蒸气定压发生过程在水蒸气定压发生过程在p-v图和图和T-s图上的表示图上的表示TOspOv111122223333C111122223333CTcpc一点、两线、三区、五态一点、两线、三区、五态7/32T2000 K8/32p135 MPa9/32等压线上的饱和参数等压线上的饱和参数pMPavm3/kgtsskJ/(kgK)vm3/kgskJ/(kgK)0.199.6340.00104321.69437.35891.30281.0179.9160.00112720.194386.58592.138810.0311.0370.00145

4、220.0180265.61393.359122.064373.990.0031060.0031064.40924.409210/32第二节第二节 蒸汽热力性质图表蒸汽热力性质图表未饱和水未饱和水饱和水饱和水湿蒸汽湿蒸汽干饱和蒸汽干饱和蒸汽过热蒸汽过热蒸汽一般已知一般已知 T 和和 p 即可即可只需确定只需确定 T 或者或者 p T 和和 p 不独立不独立pT=11/32两相比例两相比例干度定义：干度定义：x干饱和蒸汽质量干饱和蒸汽质量湿饱和蒸汽总质量湿饱和蒸汽总质量=01x饱和水饱和水0 x 干饱和蒸汽干饱和蒸汽1x 在过冷水和过热蒸汽区，干度没有意义在过冷水和过热蒸汽区，干度没有意义12/

5、32湿蒸汽区状态参数的确定湿蒸汽区状态参数的确定m kg 湿蒸汽，其中饱和蒸汽湿蒸汽，其中饱和蒸汽mg kg，确定其状态参数。，确定其状态参数。HHHmhgm hgmmhggmhmmhm hgg1mmhhhmm1hx hxh干度为干度为x的湿蒸汽的湿蒸汽111vx vxvhx hxhsx sxs/, , ,Tp v h s v h sxv h s 13/32水和水蒸气热力性质表水和水蒸气热力性质表v饱和水和饱和蒸汽表饱和水和饱和蒸汽表v未饱和水和过热蒸汽未饱和水和过热蒸汽14/3215/3216/32表的出处及零点规定表的出处及零点规定根据根据1985年国际水和水蒸气会议发表的骨架表编制。年国

6、际水和水蒸气会议发表的骨架表编制。比热力学能、比焓、比熵零点的规定：比热力学能、比焓、比熵零点的规定：原则上可任取零点，国际上统一规定。原则上可任取零点，国际上统一规定。水的三相点水的三相点 T=273.16 K时时：0 kJ/kg,0 kJ/ kg Kushupv3611.2 Pa,0.00100022 m /kgpv0.0006 kJ/kg0 kJ/kgh 17/32查表举例查表举例查表时先确定是五态中的哪一态。查表时先确定是五态中的哪一态。例例1：已知已知 p=1 MPa，试确定，试确定 t=100 ，t=200 时时各处于什么状态，各处于什么状态，h 各自是多少。各自是多少。s1 MP

7、a179.916Ctt=100 未饱和水未饱和水h=419.74 kJ/kgt=200 过热蒸汽过热蒸汽h=2827.3 kJ/kg18/32查表举例查表举例例例2：已知已知 t=250 ，5 kg 蒸汽占有蒸汽占有0.2 m3容积，容积，试确试确定蒸汽处于什么状态，定蒸汽处于什么状态，h 是多少。是多少。30.20.04 m /kg5v t=250 330.00125145 m /kg,0.050122 m /kgvv0.793vvxvv湿饱和蒸汽湿饱和蒸汽vvv19/32查表举例查表举例例例2：已知已知 t=250 ，5 kg 蒸汽占有蒸汽占有0.2 m3容积，容积，试确试确定蒸汽处于什么

8、状态，定蒸汽处于什么状态，h 是多少。是多少。312445.58 m /kghx hxht=250 1085.3 kJ/kg,2800.66 kJ/kghh0.793x 20/32查表举例查表举例例例3：已知已知 t=85 ，p=0.015 MPa，试确定，试确定 h, u 是多少。是多少。s0.015 MPa53.9705Ct内插法内插法过热状态过热状态0.01 MPa85Cpt8010080858010080hhhh0.01,852658.4 kJ/kgh0.02 MPa85Cpt8010080858010080hhhh0.02,852657 kJ/kgh0.015 MPa85Cpt0.0

9、2,852657.7 kJ/kgh21/32如何在图上表示功和热如何在图上表示功和热TOspOv111122223333C111122223333CTcpc能否用线段表示功和热？能否用线段表示功和热？22/32锅锅炉炉汽轮机汽轮机 发电机发电机 给水泵给水泵 凝凝汽汽器器过热器过热器 定压过程定压过程qh 定熵过程定熵过程twh 0s 23/32焓熵图的画法焓熵图的画法1.零点：零点：h=0，s=02.饱和汽线（上界线），饱和液线（下界线），饱和汽线（上界线），饱和液线（下界线），C为分界点，为分界点，不在极值点上。不在极值点上。3.等压线等压线dddqT shv p0phTsp两相区两相区p

10、T=Constant斜直线斜直线单相区单相区s T上凹的曲线上凹的曲线cc0phTs24/32hOsx = 0 x = 1pCpcTvx25/324.等温线等温线T焓熵图的画法焓熵图的画法两相区：两相区：T 和和 p 不独立不独立pT=气相区：气相区：离饱和态越远，越接近于理想气体离饱和态越远，越接近于理想气体26/32第三节第三节 蒸汽的热力过程蒸汽的热力过程1.由已知初态的两个独立参数，在蒸气热力性质图表上查由已知初态的两个独立参数，在蒸气热力性质图表上查算出其余各初态参数之值。算出其余各初态参数之值。2.根据过程特征和终态的一已知参数，由蒸气热力性质图根据过程特征和终态的一已知参数，由蒸

11、气热力性质图表查取终态状态参数值。表查取终态状态参数值。3.由查算得到的初、终态参数，应用热力学第一、第二定由查算得到的初、终态参数，应用热力学第一、第二定律的基本方程计算出过程功量、热量及相关状态参数的律的基本方程计算出过程功量、热量及相关状态参数的变化。变化。27/32注意实际气体与理想气体的区别注意实际气体与理想气体的区别第一定律与第二定律表达式均成立第一定律与第二定律表达式均成立dquwtdqhwdwp v可逆过程可逆过程tdwv p dqT s理想气体的特有性质和表达式理想气体的特有性质和表达式gpvR TddVucTgpVccRddphcTggdddddddVpVpTvTppvsc

12、RcRccTvTppv28/32定压过程定压过程换热器：换热器：qh t0w 例：例：锅炉中水从锅炉中水从30 ，4 MPa加热到加热到450 确定状态：确定状态：ts(4 MPa) = 250.394 pOv1111TOs111129/32TOs1111hOs1111h2h1qh 例：例：锅炉中水从锅炉中水从30 ，4 MPa加热到加热到450 h1=129.33 kJ/kgh2=3331 kJ/kg30/32绝热过程绝热过程汽轮机，水泵：汽轮机，水泵：0q twh 可逆：可逆：shOs21111h2h131/32小结小结熟悉熟悉1点点2线线3区区5态；态；会熟练的利用蒸汽热力性质图表进行蒸汽热力性质会熟练的利用蒸汽热力性质图表进行蒸汽热力性质的计算；的计算；能正确利用蒸汽热力性质图表进行蒸汽热力过程的能正确利用蒸汽热力性质图表