工程热第七章

工程热第七章第1页，共16页，2023年，2月20日，星期四2

二.饱和状态(Saturated

state)

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。饱和状态的温度—饱和温度，ts(Ts)

饱和状态的压力—饱和压力，ps

加热，使温度升高如t'，并保持定

值，系统建立新的动态平衡。与之

对应，p变成ps'。所以一一对应，只有一个独立变量，即第2页，共16页，2023年，2月20日，星期四3

几个名词：

饱和液(saturated

liquid)—处于饱和状态的液体：

t=ts

使未饱和液达饱和状态的途径：干饱和蒸汽(dry-saturated

vapor;

dry

vapor

)—处于饱和状态的蒸汽：t=ts

未饱和液(unsaturated

liquid)

—温度低于所处压力下饱和温度的液体：t<ts过热蒸汽(superheated

vapor)

—温度高于饱和温度的蒸汽：t>ts,

t–ts=d称过热度(degree

of

superheat)。

湿饱和蒸汽(wet-saturated

vapor;

wet

vapor

)

—饱和液和干饱和蒸汽的混合物：t=ts

第3页，共16页，2023年，2月20日，星期四饱和温度、饱和压力以及饱和蒸气的比体积和饱和液体的比体积具有对应关系。温度↓→饱和压力↓，饱和蒸气比体积↑、饱和液体比体积↓。反之亦反。

第4页，共16页，2023年，2月20日，星期四水的状态变化在p-T图上的表示

c点—临界点。

cTtp线—气液两相转变的汽化曲线。曲线上每一点对应一个饱和状态，线上温度和压力表示相应的饱和温度及饱和压力。每一点可与其p-v图上的饱和状态区域相对应。整个cTtp线段则和整个气液两相转变的饱和区域相对应。

Ttp点—实现气相和液相转变的最低点，也是出现固相物质直接转变为气相物质的升华现象的起始点。在Ttp点所对应的温度和压力下，气相、液相和固相三相共存而处于平衡的状态，这种状态称为三相点。

第5页，共16页，2023年，2月20日，星期四7-2水的定压加热汽化过程0.01℃tststst>tsa-b—0.01℃未饱和水→ts饱和水。t↑，v↑。

b-d—ts饱和水→ts干饱和水蒸汽。v↑，t和p均不变。其间为汽液混合的湿饱和蒸汽。

d-e—ts干饱和水蒸汽→t过热水蒸汽。t↑，v↑。过热度D=t-ts第6页，共16页，2023年，2月20日，星期四在某一温度下，饱和蒸气和饱和液体的比体积相同，如c点所示。即饱和蒸气和饱和液体的状态完全相同，这一状态称为临界点。两条线：①饱和蒸气线或上界线-如图中的c-Ⅲ线；②饱和水线或下界线—如图中的c-Ⅱ线。三个区域：①过冷水区②湿蒸汽区③过热蒸气区五个状态：过冷水、饱和水、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽。湿蒸汽的干度x。第7页，共16页，2023年，2月20日，星期四7-3

水和水蒸汽的状态参数一、零点的规定工程中只需计算水蒸气u、h、s的变化量，因此可任选一个基准点。国际会议规定，水蒸气热力性质表和图以三相点状态的液相水为基准点编制。水的三相点的参数为

p＝0.6117kPa，v＝0.00100022m3/kgT＝273.16 K此状态下液相水的热力学能和熵被规定为零，即

u’0.01＝0kJ/kg，s'0.01＝0kJ/(kgK)而其焓值为

h'0.01＝u'0.01+pv

＝0kJ/kg+0.6112kPa×0.00100022m3/kg

＝0.000611kJ/kg≈0kJ/kg工程上视其为零。第8页，共16页，2023年，2月20日，星期四二、温度为0.01℃，压力为p的过冷水参数如下：v0≈0.001m3/kg

u0=

u’0＝0kJ/kgs0=

s’0＝0kJ/(kgK)h0=

h’0＝0kJ/kgw≈0q=0三、温度为t、压力为p的饱和水

h0=

h’0+ql第9页，共16页，2023年，2月20日，星期四四、压力为p的干饱和蒸汽汽化潜热：γ=Ts(s’’-s’)=h’’-h’=(u’’-u’)+p(v’’-v’)

比焓:h’’=h’+γ

比热力学能:u’’=h’’-pv’’

比熵:s’’=s’+γ/Ts五、压力为p的湿饱和蒸汽干度x—湿饱和蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，即热力学能、焓、熵及容积可表示为：如已知湿饱和蒸汽干度x，即可利用饱和水及干饱和蒸汽的状态参数，求得湿饱和蒸汽的相应状态参数的数值。

湿蒸汽判据。第10页，共16页，2023年，2月20日，星期四六、压力为p的过热蒸汽过热度：△t=t–ts

过热蒸汽焓：h=h’’+qsup

比熵过热蒸汽判据。第11页，共16页，2023年，2月20日，星期四7-4水蒸气表和图

一、水蒸汽表

水蒸气的热力性质表和相应的图线，提供了计算所需的各种状态下水蒸气参数的详尽数据。国际会议规定，水蒸气热力性质表和图以三相点状态的液相水为基准点编制。水的三相点的参数为p＝0.6117kPa，v＝0.00100022m3/kgT＝273.16 K此状态下液相水的热力学能和熵被规定为零，即u'0.01＝0kJ/kg，s'0.01＝0kJ/(kgK)而其焓值为

h'0.01＝u'0.01+pv

＝0kJ/kg+0.6112kPa×0.00100022m3/kg

＝0.000611kJ/kg≈0kJ/kg工程上视其为零。第12页，共16页，2023年，2月20日，星期四二、T-s图

分析水蒸气的相变图线可见，上、下界线表明了水汽化的始末界线，二者统称饱和曲线，它把T-s图分为三个区域，即液态区(下界线左侧)、湿蒸汽区(饱和曲线内)、汽态区(上界线右侧)。此外，图中还有定干度线、定压线、定容线、定热力学能线。焓值的计算：h=u+pv三、h-s图h-s图上可直接读出焓值，便于求取焓变。

h-s图的结构：C—临界点，x＝0线，x＝1线；定压线、定温线和定容线，在饱和区内还有定干度线。第13页，共16页，2023年，2月20日，星期四

定压线—在h-s图上呈发散分布。由Tds＝dh-vdp可知，定压线在h-s图上的斜率为饱和区内定压线为一簇斜率不同的直线。在过热区，随着温度的增高，定压线趋于陡峭。

定温线—饱和区内与定压线重合；在过热区与定压线自上界线处分开后逐渐趋于平坦。即p↓→蒸汽性质趋近理想气体。

定容线—走向与定压线相同，但比定压线稍陡(图中虚线)。

定干度线—一组干度等于常数的曲线。

x<0.5的区域图线过密，工程中也不经常使用这部分数据，所以通常所用的h-s图线中不包括这一区域。第14页，共16页，2023年，2月20日，星期四7-5水蒸气的基本过程分析水蒸气热力过程的目的—确定过程的能量转换关系，包括w、q以及Δu和Δh等。因此，需确定状态参数的变化。确定过程的能量转换关系的依据为热力学第一、二定律：可用水蒸气表及图，依照过程的特点来确定