《工程熱力學(xué)課件第六章水蒸氣》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《工程熱力學(xué)課件第六章水蒸氣（44頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第六章 水和水蒸氣的性質(zhì) 水和水蒸氣是實際氣體的代表 水蒸氣 在空氣中含量極小，當(dāng)作 理想氣體 一般情況下，為 實際氣體 ，使用圖表 18世紀(jì)，蒸氣機(jī)的發(fā)明，是唯一工質(zhì) 直到內(nèi)燃機(jī)發(fā)明，才有燃?xì)夤べ|(zhì) 目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì) 優(yōu)點 : 便宜，易得，無毒， 膨脹性能好，傳熱性能好 是其它實際氣體的代表 本章主要內(nèi)容 1. 實際工質(zhì)的物性 3. 水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用 2. 水蒸氣的產(chǎn)生過程 6-1 水的物態(tài)變化 物質(zhì)有三種聚集狀態(tài)： 固態(tài) 、 液態(tài) 、 氣態(tài) 熱力學(xué)面： 以 p,v,T表示的物質(zhì)各種狀態(tài) 水的三態(tài)： 冰 、 水 、 蒸汽 思考題 沒有。 t374.16 有 1.

2、有沒有 500C的水？ 2. 有沒有 -3 的蒸汽？ 汽化與飽和 沸騰： 表面和液體內(nèi)部同時發(fā)生的汽化 (氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下 ) 飽和狀態(tài)： 汽化與凝結(jié)的動態(tài)平衡 汽化 : 由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過程 (不涉及化學(xué)變化 ) 蒸發(fā)： 汽液表面上的汽化 飽和狀態(tài) 飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動態(tài)平衡 飽和溫度 Ts 飽和壓力 ps 一一對應(yīng) 放掉一些水， Ts不變， ps？ Ts ps ps=1.01325bar Ts=100 青藏 ps=0.6bar Ts=85.95 高壓鍋 ps=1.6bar Ts=113.32 6-2 水的定壓加熱汽化過程 t ts v v v = v v = v v v

3、v 未飽和水 飽和水 飽和濕蒸汽 飽和干蒸汽 過熱蒸汽 h h h = h h = h h h h s s s = s s = s s s s 水預(yù)熱 汽化 過熱 水蒸氣定壓發(fā)生過程說明 (1) () Q U W U p d V U p V U p V H (2) fg 0S S S (3) 理想氣體 ()h f T 實際氣體汽化時， T Ts不變，但 h增加 hh 汽化潛熱 (4) 未飽和水 過冷度 st t t 過冷 過冷水 過熱蒸汽 過熱度 st t t 過熱 cp cT cT A B C A C B cTT cTT cpp cpp 3a 3b 3d 3e 3c 3a 3b 3d 3e3

4、c 2c2a 2b 2d 2e 2c 2a 2b 2d 2e 1c1 a 1b 1d 1e 1c 1a 1b 1d 1e T s p-v圖， T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程 p v cp 一點，二線，三區(qū)，五態(tài) 6-3 水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù) 狀態(tài)公理： 簡單可壓縮系統(tǒng)，兩個獨立變量 未飽和水及過熱蒸汽，一般已知 p、 T即可 飽和水和干飽和蒸汽，只需確定 p或 T 濕飽和蒸汽， p和 T不獨立，汽液兩相 水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù) 確定的原則 1、未飽和水及過熱蒸汽 確定任意兩個獨立參數(shù)，如： p、 T 2、飽和水和干飽和蒸汽 確定 p或 T 3、濕飽和蒸汽 除 p或 T外，其它參數(shù)與兩相比例有關(guān) 兩相

5、比例由 干度 x確定 定義 干飽和蒸汽 f mx mm v v 干飽和蒸汽質(zhì)量 濕飽和蒸汽質(zhì)量 飽和水 對 干度 x的說明： x = 0 飽和水 x = 1 干飽和蒸汽 0 x 1 在 過冷水 和 過熱蒸汽 區(qū)域， x無意義 濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù) 的確定 如果有 1kg濕蒸氣，干度為 x, 即有 xkg飽和蒸汽， (1-x)kg飽和水。 )1( yxxyy )1( )1( )1( sxxss vxxvv hxxhh yyx yy 已知 p或 T(h,v,s,h,v,s)+干度 x h ,v ,s 水和水蒸氣表 兩類 2、 未飽和水和過熱蒸汽表 1、 飽和水和干飽和蒸汽表 6-4 水蒸氣表和圖

6、飽和水和飽和水蒸氣表（按溫度排列） 飽和水和飽和水蒸氣表（按壓力排列） o/Ct KT/ /p M Pa kgmv / 3 kgmv / 3 kgkJh / kgkJh / )( / KkgkJs )( / Kkg kJs 01.0 100 200 300 16.273 000611.0 0 0 1 0 0 0 2 2.0 175.206 0.2501000614.0 0000.0 1562.9 15.373 101325.0 0 0 1 0 4 3 7.0 6738.1 3.267606.419 3069.1 3564.7 15.473 5551.1 0 0 1 1 5 6 5.0 4.82

7、512714.0 4.2791 3307.2 4289.6 15.573 5917.8 0 0 1 4 0 4 1.0 02162.0 4.1345 4.2748 2559.3 7038.5 kgmv / 3 kgmv / 3 kgkJh / kgkJh / )( / KkgkJs )( / Kkg kJs o/Ct 949.6 63.99 88.179 96.310 5.2484 0 0 1 0 0 0 1.0 208.129 8.251333.29 1060.0 2.2258 0 0 1 0 4 3 4.0 6946.1 7.267551.417 3027.1 4.2014 0011274

8、.0 6.76219430.0 0.2777 8.1315 /p M Pa 001.0 1.0 0.1 10 0 0 1 4 5 2 6.0 01800.0 6.1408 4.2724 9756.8 3608.7 1382.2 5847.6 3616.3 6143.5 kgkJr / 飽 和 參 數(shù) p 0.01MPa 0.02MPa 83.45st 1 5 0 5.86 4 9 3.0 4.2 5 884.1 9 1 6 7 6.140 0 1 0 1 0 2.0 s s h h v v 09.60st 9 0 9 2.78 3 2 1.0 6.2 6 0 946.1 6 5 1 5.70

9、0 1 0 1 7 2.0 s s h h v v t v h s v h s 未飽和水和過熱蒸汽表（節(jié)錄） 0 40 80 60 0010002.0 0.0 0001.0 0010002.0 0.0 0001.0 5.1670010078.0 4.167 5729.0 001 0078.0 5721.0 8310.01.2510010171.01752.83.261134.15 27.16 3.2649 3437.8 119.8 8.2647 0205.8 4.2724052.95479.84.272512.18 2261.8120 表的出處和零點的規(guī)定 原則上可任取零點，國際上統(tǒng)一規(guī)定。

10、但 原則上不為 0， 對水： pvuh 3m611.2 0.00100022p Pa v kg 00006.06.0 kgkJkgJpvuh 表依據(jù) 1963年第六屆國際水和水蒸氣會議發(fā)表的 國際骨架表編制，盡管 IFC（國際公式化委員會） 1967和 1997年先后發(fā)表了分段擬合的水和水蒸氣熱力 性質(zhì)公式，但工程上還主要依靠圖表。 焓、內(nèi)能、熵零點的規(guī)定： 0 s0u T 16.2 7 3水的三相點 查表舉例（ 1） 查表時先要確定在五態(tài)中的哪一態(tài)。 例 .1 已知 ： p=1MPa,試確定 t=100 , 200 各處于哪個狀態(tài) , 各自 h是多少？ ts(p)=179.88 （ 179.

11、916 ) t=100 ts, 過熱蒸汽 h=2827.5kJ/kg 查表舉例（ 2） 已知 t=250 , 5kg 蒸汽占有 0.2m3容積 , 試問蒸 汽所處狀態(tài) ? h=? 30 .2 m0 .0 4 kg5v kgmv 30 0 1 2 5 3.0t=250 , kgmv 30 5 0 0 2.0 0.04 0.0012513 0.795 0.05002 0.0012513 vvx vv v v v 濕蒸汽狀態(tài) 查表舉例（ 2） 已知 t=250 , 5kg 蒸氣占有 0.2m3容積 , 試問蒸 氣所處狀態(tài) ? h=? t=250 , 0.795x濕蒸汽狀態(tài) kJ kJ 1085.8

12、2799.5kg kghh kJ (1 ) 2448.2 kgh xh x h 查表舉例（ 3） 在一剛性容器內(nèi)充滿 p=0.1MPa， t=20 的 水。由于 太陽照射，使其溫度升為 40 ,求容器 承受的壓力。 p=0.1MPa t=20 3m 0 .0 0 1 0 0 1 8 kgv t=40 14.0M P ap 等容過程 儲液罐很危險， 不能裝滿。 查表舉例（ 4） 已知 t=85 , p=0.015MPa , 試確定狀態(tài) ? h=? ts=54.0 , 過熱狀態(tài) 80 9 0 8 0 8 5 8 0 9 0 8 0 hh hh p=0.015MPa 內(nèi)插法 p=0.01MPa t=

13、85 0 .0 1 kJ 2 6 5 8 .8 kgh 80 9 0 8 0 8 5 8 0 9 0 8 0 hh hh p=0.02MPa t=85 0 .0 2 kJ 2 6 5 7 .4 kgh 0 .0 1 0 .0 2 0 .0 1 0 .0 1 5 0 .0 1 0 .0 2 0 .0 1 hh hh p=0.015MPa t=85 kJ 2 6 5 8 .1 kgh 飽 和 參 數(shù) p aMP01.0 aMP02.0 7 9 8 8.45st 1 48 1.8s 6 49 0.0 72.2 58 8 3h 76.1 91 6 73.14 v0 01 0 10 3.0 s h v

14、09.60st 9 0 9 2.78 3 2 10 6.2 6 0 946.2 5 1 6 5 1 5.70 0 1 0 1 7 2.0 s s h h v v t v h s v h s 未飽和水和過熱蒸汽表 (注意下劃線） 0 40 80 60 0010002.0 0.0 0002.0 0010002.0 0.0 0001.0 5.1670010079.0 4.167 5723.0 001 0078.0 5721.0 8310.01.2510010171.02313.88.2610336.15 268.16 9.2648 3422.8 119.8 8.2647 0205.8 4.27240

15、52.95466.81.2725124.18 2261.8120 如何在圖上表示功和熱 p-v圖 （ 示功圖 ）：面積代表功 能否用線段表示熱和功 T-s圖 （ 示熱圖 ）：面積代表熱 蒸汽動力循環(huán) 鍋 爐 汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī) 給水泵 凝 汽 器 過熱器 定壓過程 等熵過程 tq h w h twh 0s 焓熵圖的畫法 (1) 1、 零點： h=0， s=0； 2、 飽和汽線 （ 上界線 ）、飽和液線（ 下 界線 ） q Tds dh vdp p 0h T s C C p 0h T s 3、 等壓線群： p 兩相區(qū) p T=Const 斜直線 單相區(qū) s T 向上翹的發(fā)散的形線 C點為分界點，不在

16、極值點上 焓 熵 圖 h s C pC 焓熵圖的畫法 (2) 氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于理想氣體 兩相區(qū)： T、 p一一對應(yīng)， T 線即 p 線 在 x=0, x=1之間，從 C點出發(fā)的等分線 同理想氣體一樣， v 線比 p 線陡 4、 定溫線 T 5、 等容線 v 6、 等干度線 x 焓 熵 圖 h s C T x 6-5 水蒸汽的基本熱力過程 任務(wù)： 確定初終態(tài)參數(shù)， 計算過程中的功和熱 在 p-v、 T-s、 h-s圖上表示 熱力過程： p s T v 水蒸汽的定壓過程 q = h wt = 0 3 4 2 p v 1 q h vd p 例： 鍋爐中，水從 30 ， 4MPa, 定壓

17、加熱到 450 q = h2-h1 ts(4MPa)=250.33 鍋爐、換熱器 水蒸汽的定壓過程 例： 水從 30 ， 4MPa, 定壓加熱到 450 q = h2-h1 2 T s h s 2 h1 = 129.3 kJ/kg h2 = 3330.7 kJ/kg h2 h1 1 3 4 1 4 3 =3201.4kJ/kg 水蒸氣的絕熱過程 p1 2 p v p2 不可逆過程： 汽輪機(jī)、水泵 1 2 可逆過程： s 1 2 1 2 q = 0 t 1 2w h h h 水蒸汽的絕熱過程 汽輪機(jī)、水泵 q = 0 t 1 2w h h 2 1 2 T s 不可逆過程： 可逆過程： s t 1

18、 2 w h h p1 p2 水蒸汽的絕熱過程 汽輪機(jī)、水泵 q = 0 t 1 2w h hh s 不可逆過程 可逆過程： s t 1 2 w h h p1 p2 2 1 h 1 h2 h2 2 透平內(nèi)效率 1 2 oi 12 hh hh 水蒸汽的絕熱過程舉例 h s p1 p2 2 1 h 1 h2 h2 2 例： 汽輪機(jī) 1 4 M P ap o 1 4 5 0 Ct 2 0.005M Pap 0 .9oi 求： tw 2h 2x 1 3330.7kJ/kgh 1 6.9379kJ/kg.Ks 解： 由 t1、 p1查表 21ss 水蒸汽的絕熱過程舉例 h s p1 p2 2 1 h 1

19、 h2 h2 2 4 M P a o4 5 0 C 0.005MPa 求： tw 2h 2x 21 6.9379kJ/kg.Kss 由 p2查表 2 137.77kJ/kgh 2 2561.2kJ/kgh 2 0.4762kJ/kg.Ks 2 8.3952kJ/kg.Ks 22 2 22 0 . 8 1 6 0ssx ss 水蒸汽的絕熱過程舉例 h s p1 p2 2 1 h 1 h2 h2 2 4 M P a o4 5 0 C 0.005MPa 求： tw 2h 2x 2 2 2 2 21 2115.3kJ/kgh x h x h 2 0.8160 x 1 2 12 t oi t whh h

20、 h w 12 1093.9kJ/kgt oiw h h 2 1 2236.8kJ/kgth h w 2 2 2 22 0 . 8 6 6hhx hh 水蒸汽的定溫過程 p v 實際設(shè)備中很少見 T C Tc T 遠(yuǎn)離飽和線， 接近于 理想 氣體 水蒸汽的定溫過程 1 2 T s h s 1 2 2 理想氣體 測量干度原理 絕熱節(jié)流 可逆過程： q T ds T s tw q h 12 5、 注意與理想氣體比較，哪些公式可用、 哪些不能用 第七章 小 結(jié) 1、 熟悉 pT相圖 2、 熟悉 1點 2線 3區(qū) 5態(tài) 3、 會查圖表 4、 基本熱力過程在 p-v、 T-s、 h-s圖上的表 示，會計

21、算 q、 wt 第六章 完 習(xí)題 6 1、試判斷下列三種工質(zhì)是屬于哪一類蒸汽？（ 1） P 13表壓， t 210 ； （ 2） P 1ata， v 0.8m3 kg；（ 3） P 30ata， i 690kcal kg。 2、在飽和溫度 t 250 時， 5kg蒸汽占有容積 0.2m3，試確定這種水處于什么 狀態(tài)？ 3、某車間從室外接入一根蒸汽管道，管內(nèi)蒸汽壓力 P 9表壓，干度 X 0.9的 濕蒸汽，經(jīng)減壓閥將其壓力降到 4表壓后引入室內(nèi)采暖系統(tǒng)。試?yán)?i S圖 確定減壓后的蒸汽狀態(tài)。并用圖表示之。（減壓前后的焓值不變）。 4、汽輪機(jī)每小時排入凝汽器的乏汽為 51000kg，干度 x 0.85，凝汽器內(nèi)的絕 對壓力 P2 0.035ata，若凝汽器冷卻水入口溫度為 15 ，出口溫度為 23 ， 試求每小時需要冷卻的水量。 5、設(shè)某空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)用 P 2ata， x 0.92的濕蒸汽來加熱空氣，通過空氣加 熱器的空氣量為 V 5000Nm3 h，空氣在加熱器中從 0 等壓加熱到 100 ，設(shè)濕蒸汽經(jīng)過散熱后變?yōu)橥瑝毫ο碌哪Y(jié)水（即飽和水），試求每小 時需要供給加熱器多少蒸汽量？ 6、在 i S圖上確定下列三種蒸汽的焓值。（ 1） P 8ata干飽和蒸汽；（ 2） P 8ata ， x 0.9的濕蒸汽；（ 3） P 8ata， t 250 的過熱蒸汽。作圖標(biāo) 注。