水定压汽化过程和水蒸气热力过程

1、水定压汽化过程和水蒸气热力过程 从工程中使用的参数范围来看，水蒸气离液态水不远，工作过程有集态变化。且水蒸气分子间不仅存在作用力，分子占有容积，而且水蒸汽是由一个分子、二个、三个、四个分子机械结合成复合体的混合物，而且随着参数的变化，结合与分裂现象不断发生，因此水蒸气的性质不同于一般的气体，更不同于理想气体。 水蒸气的状态方程，比热关系式及u、h、s 的分析式可以从实验和理论结合的方法得到，一些经验的公式相当复杂，用于一般工程计算不方便，为了计算方便将水蒸气性质的复杂公式，用计算机计算出水蒸气的热力性质，经实验验证后，编成图、表直接查用，简单、方便、精确。实际气体的热力学能和焓不仅是温度的函数

2、，且与体积有关，所以比热容也是温度和体积的函数。水蒸汽的热力学能、焓和熵通过查图和表求得。 我们学习的目的，是在了解水蒸气发生的物理过程的根底上，应用水和水蒸汽热力性质、图表进行水蒸气性质和热力过程的计算，关于这些图表如何制作的过程及研究方法，我们不去管它，只要会用即可。 第二节 水的定压汽化过程和 水蒸气的p-v图及T-s图汽化和液化汽化蒸发沸腾汽化和液化(vaporizationandliquefaction)汽化：由液态到气态的过程。 蒸发：在液体外表进行的汽化过程。 沸腾：在液体外表及内部进行的强烈汽化过程。液化：由气相到液相的过程。饱和蒸汽饱和水 相应的温度和压力称为饱和温度ts和饱

3、和压力(PS)，两者一一对应。 ts =f(Ps)，只有一个独立变量。一、饱和温度和饱和压力饱和状态(Saturatedstate) 当汽化速度=液化速度时，系统处于动态平衡，宏观上气、液两相保持一定的相对数量饱和状态。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Tspsps=1.01325barts=100 青藏 ps=0.6barts=85.95 高压锅 ps=1.6barts=113.32 二、水的定压汽化过程容器中装有1kg水，0pvTs100abab100100cddc100eessxsss”Tsvavv”vxvs0pTabcedebavcd五个状态：1a：未饱和水

4、过冷水，t ts , 过热度t = t- ts , p、T 是独立的状态参数，单相均匀系= f ( p , T )。三个阶段：1定压预热阶段a-b：未饱和水变为饱和水。比液体热：2定压汽化阶段b-c-d：饱和水变为干饱和蒸汽，既是定压又是定温的相变加热过程。比汽化潜热：3定压过热阶段d-e：饱和蒸汽变成过热蒸汽，比过热热：ssxsss”Tsvavv”vxvs0pTabcedebavcdCCx=0 x=0 x=1x=1p0vsT0湿蒸汽区湿蒸汽区过热蒸汽区过热蒸汽区未饱和水区未饱和水区三、水蒸气的p-v图和T-s图1、一点二线三区五态。2、当压力升高时，饱和温度随之升高，汽化过程缩短，比汽化潜热

5、减少，预热过程变长，比液体热增加。 3、 饱和水的比体积随压力的升高略有增加，而饱和蒸汽的比体积那么随压力的升高明显的减小。 4、临界点上的比汽化潜热为零，即汽化在一瞬间完成。第三节 水蒸气表饱和水与饱和水蒸气表、未饱和水与过热蒸汽表 一、饱和水与饱和水蒸气表1. 按温度排列，附表2tps, v，h，s， v”，h”，s”2. 按压力排列，附表3pts, v，h，s， v”，h”，s”湿蒸汽：v，h，s v”，h”，s”x二、未饱和水与过热水蒸气表t，p v， h， s u=h-pv二、未饱和水及过热蒸汽表 饱和水及干饱和蒸汽表 三、计算步骤1、确定状态p，ttst ts 过热蒸汽 t ts

6、未饱和水 p，vv,v”vv v” 湿蒸汽 v v” 过热蒸汽 xSx，hx 2、根据状态查相应的图或表，湿蒸汽查饱和水与饱和蒸汽表，再利用干度公式求出。3、热力学能利用公式u=h-pv求得。例6-2: P=0.5Mpa，v=0.36m3/kg，确定状态，并求出温度、比焓、比热力学能和比熵。P77) 据P=0.5Mpa，查饱和水与饱和蒸汽表 ts=151.85C，v=0.0010928m3/kg，v=0.37481m3/kg解：湿蒸汽查表得：h=640.1kJ/kg，h=2748.5kJ/kgs=1.8604kJ/(kgK)，s=6.8215kJ/(kgK)第四节 水蒸气的h-s图 我们用过

7、p-v 图、T-s 图,这在热力过程的分析中常用，一个叫示功图，一个叫示热图.但功和热都是一块面积，不直接，而用h-s 图可用线段来表示功和热.h-s图由上界线、下界线及定压线群，定温线群，定容线群、定干度线群组成。定压线群联立：dqp = dh dq = Tds，可得： 定温线群:在湿蒸汽区定压线就是定温线，因而定温线在湿蒸汽区为直线；在过热蒸汽区为向右凸曲的曲线， 越往右，定温线越趋于水平。 定干度线群:定干度线是x=0和x=1之间的等分线，在Ts、pv 图上如图。只有在湿蒸气区才存在。 第五节 水蒸气的根本热力过程目的：1初、终状态参数； 2过程功、热量以及焓、熵的变化量。可逆过程1根据

8、初态条件查图或表得到其他状态参数。2根据过程特征和终态参数查图或表得其他终态参数。3求解步骤： 据初、终状态参数求出功、热量以及焓、熵变化量。一、定容过程v = 常数 )体积功技术功二、定压过程p = 常数 )体积功 技术功三、定温过程T= 常数 )四、绝热过程s = 常数 )单位质量热量：体积功：技术功：体积功：技术功：1-2可逆过程：1-2不可逆过程： 绝热效率（相对内效率）： 工程上对汽轮机而言，一般给出相对内效率。 它反映了过程不可逆的程度，它越大，反映过程的不可逆性愈小，它等于1时说明过程是可逆的，也称为定熵效率。例6-6 (P82) P1=5Mpa，t1=450C， P2=0.005Mpa，oi = 0.9求x2，s2，wt，x2，sg，wthsp2p1t112解：可逆过程1-2：P1，t1h1=3317kJ/kg，s1=6.8204kJ/(kgK)s2=s1= 6.8204kJ/(kgK)P2s2=0.4762kJ/(kgK)，s2”