第七章-蒸汽的熱力性質(zhì)和熱力過(guò)程

1、1/32第七章第七章 蒸汽的熱力性質(zhì)和熱力過(guò)程蒸汽的熱力性質(zhì)和熱力過(guò)程2/32水蒸氣是實(shí)際氣體的代表水蒸氣是實(shí)際氣體的代表水蒸氣水蒸氣在空氣中含量極少，當(dāng)做理想氣體在空氣中含量極少，當(dāng)做理想氣體一般情況下，作為實(shí)際氣體一般情況下，作為實(shí)際氣體18世紀(jì)，蒸汽機(jī)的發(fā)明，水蒸汽是唯一工質(zhì)。世紀(jì)，蒸汽機(jī)的發(fā)明，水蒸汽是唯一工質(zhì)。 直到內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明，才有燃?xì)夤べ|(zhì)。直到內(nèi)燃機(jī)的發(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)。目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)：便宜、易得、無(wú)毒優(yōu)點(diǎn)：便宜、易得、無(wú)毒 膨脹性能好、傳熱性能好膨脹性能好、傳熱性能好3/32第一節(jié)第一節(jié) 定壓下水蒸氣的

2、發(fā)生過(guò)程定壓下水蒸氣的發(fā)生過(guò)程4/32ppppp加熱加熱sttsttsttsttstt未飽和水未飽和水飽和水飽和水濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽干飽和蒸汽干飽和蒸汽過(guò)熱蒸汽過(guò)熱蒸汽vvvvvvvvvvvhhhhhhhhhhhsssssssssss預(yù)熱階段預(yù)熱階段汽化階段汽化階段過(guò)熱階段過(guò)熱階段5/32quw dup v upv up v h 水的定壓發(fā)生過(guò)程說(shuō)明水的定壓發(fā)生過(guò)程說(shuō)明（1）（2）fgsss 0（3） 理想氣體：理想氣體： hf T實(shí)際氣體汽化時(shí)：實(shí)際氣體汽化時(shí)： T 不變，不變，h 增加。增加。hhqrT ss汽化潛熱汽化潛熱（4）未飽和水未飽和水sttstt過(guò)熱蒸汽過(guò)熱蒸汽sttt st

3、tt 過(guò)冷度過(guò)冷度過(guò)熱度過(guò)熱度quw fgsss 6/32水蒸氣定壓發(fā)生過(guò)程在水蒸氣定壓發(fā)生過(guò)程在p-v圖和圖和T-s圖上的表示圖上的表示TOspOv111122223333C111122223333CTcpc一點(diǎn)、兩線、三區(qū)、五態(tài)一點(diǎn)、兩線、三區(qū)、五態(tài)7/32T2000 K8/32p135 MPa9/32等壓線上的飽和參數(shù)等壓線上的飽和參數(shù)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第二節(jié)第二節(jié) 蒸汽熱力性質(zhì)圖表蒸汽熱力性質(zhì)圖表未飽和水未飽和水飽和水飽和水濕蒸汽濕蒸汽干飽和蒸汽干飽和蒸汽過(guò)熱蒸汽過(guò)熱蒸汽一般已知一般已知 T 和和 p 即可即可只需確定只需確定 T 或者或者 p T 和和 p 不獨(dú)立不獨(dú)立pT=11/32兩相比例兩相比例干度定義：干度定義：x干飽和蒸汽質(zhì)量干飽和蒸汽質(zhì)量濕飽和蒸汽總質(zhì)量濕飽和蒸汽總質(zhì)量=01x飽和水飽和水0 x 干飽和蒸汽干飽和蒸汽1x 在過(guò)冷水和過(guò)熱蒸汽區(qū)，干度沒(méi)有意義在過(guò)冷水和過(guò)熱蒸汽區(qū)，干度沒(méi)有意義12/

5、32濕蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定濕蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定m kg 濕蒸汽，其中飽和蒸汽濕蒸汽，其中飽和蒸汽mg kg，確定其狀態(tài)參數(shù)。，確定其狀態(tài)參數(shù)。HHHmhgm hgmmhggmhmmhm hgg1mmhhhmm1hx hxh干度為干度為x的濕蒸汽的濕蒸汽111vx vxvhx hxhsx sxs/, , ,Tp v h s v h sxv h s 13/32水和水蒸氣熱力性質(zhì)表水和水蒸氣熱力性質(zhì)表v飽和水和飽和蒸汽表飽和水和飽和蒸汽表v未飽和水和過(guò)熱蒸汽未飽和水和過(guò)熱蒸汽14/3215/3216/32表的出處及零點(diǎn)規(guī)定表的出處及零點(diǎn)規(guī)定根據(jù)根據(jù)1985年國(guó)際水和水蒸氣會(huì)議發(fā)表的骨架表編制。年國(guó)

6、際水和水蒸氣會(huì)議發(fā)表的骨架表編制。比熱力學(xué)能、比焓、比熵零點(diǎn)的規(guī)定：比熱力學(xué)能、比焓、比熵零點(diǎn)的規(guī)定：原則上可任取零點(diǎn)，國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定。原則上可任取零點(diǎn)，國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定。水的三相點(diǎn)水的三相點(diǎn) T=273.16 K時(shí)時(shí)：0 kJ/kg,0 kJ/ kg Kushupv3611.2 Pa,0.00100022 m /kgpv0.0006 kJ/kg0 kJ/kgh 17/32查表舉例查表舉例查表時(shí)先確定是五態(tài)中的哪一態(tài)。查表時(shí)先確定是五態(tài)中的哪一態(tài)。例例1：已知已知 p=1 MPa，試確定，試確定 t=100 ，t=200 時(shí)時(shí)各處于什么狀態(tài)，各處于什么狀態(tài)，h 各自是多少。各自是多少。s1 MP

7、a179.916Ctt=100 未飽和水未飽和水h=419.74 kJ/kgt=200 過(guò)熱蒸汽過(guò)熱蒸汽h=2827.3 kJ/kg18/32查表舉例查表舉例例例2：已知已知 t=250 ，5 kg 蒸汽占有蒸汽占有0.2 m3容積，容積，試確試確定蒸汽處于什么狀態(tài)，定蒸汽處于什么狀態(tài)，h 是多少。是多少。30.20.04 m /kg5v t=250 330.00125145 m /kg,0.050122 m /kgvv0.793vvxvv濕飽和蒸汽濕飽和蒸汽vvv19/32查表舉例查表舉例例例2：已知已知 t=250 ，5 kg 蒸汽占有蒸汽占有0.2 m3容積，容積，試確試確定蒸汽處于什么

8、狀態(tài)，定蒸汽處于什么狀態(tài)，h 是多少。是多少。312445.58 m /kghx hxht=250 1085.3 kJ/kg,2800.66 kJ/kghh0.793x 20/32查表舉例查表舉例例例3：已知已知 t=85 ，p=0.015 MPa，試確定，試確定 h, u 是多少。是多少。s0.015 MPa53.9705Ct內(nèi)插法內(nèi)插法過(guò)熱狀態(tài)過(guò)熱狀態(tài)0.01 MPa85Cpt8010080858010080hhhh0.01,852658.4 kJ/kgh0.02 MPa85Cpt8010080858010080hhhh0.02,852657 kJ/kgh0.015 MPa85Cpt0.0

9、2,852657.7 kJ/kgh21/32如何在圖上表示功和熱如何在圖上表示功和熱TOspOv111122223333C111122223333CTcpc能否用線段表示功和熱？能否用線段表示功和熱？22/32鍋鍋爐爐汽輪機(jī)汽輪機(jī) 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī) 給水泵給水泵 凝凝汽汽器器過(guò)熱器過(guò)熱器 定壓過(guò)程定壓過(guò)程qh 定熵過(guò)程定熵過(guò)程twh 0s 23/32焓熵圖的畫(huà)法焓熵圖的畫(huà)法1.零點(diǎn)：零點(diǎn)：h=0，s=02.飽和汽線（上界線），飽和液線（下界線），飽和汽線（上界線），飽和液線（下界線），C為分界點(diǎn)，為分界點(diǎn)，不在極值點(diǎn)上。不在極值點(diǎn)上。3.等壓線等壓線dddqT shv p0phTsp兩相區(qū)兩相區(qū)p

10、T=Constant斜直線斜直線單相區(qū)單相區(qū)s T上凹的曲線上凹的曲線cc0phTs24/32hOsx = 0 x = 1pCpcTvx25/324.等溫線等溫線T焓熵圖的畫(huà)法焓熵圖的畫(huà)法兩相區(qū)：兩相區(qū)：T 和和 p 不獨(dú)立不獨(dú)立pT=氣相區(qū)：氣相區(qū)：離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于理想氣體離飽和態(tài)越遠(yuǎn)，越接近于理想氣體26/32第三節(jié)第三節(jié) 蒸汽的熱力過(guò)程蒸汽的熱力過(guò)程1.由已知初態(tài)的兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，在蒸氣熱力性質(zhì)圖表上查由已知初態(tài)的兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，在蒸氣熱力性質(zhì)圖表上查算出其余各初態(tài)參數(shù)之值。算出其余各初態(tài)參數(shù)之值。2.根據(jù)過(guò)程特征和終態(tài)的一已知參數(shù)，由蒸氣熱力性質(zhì)圖根據(jù)過(guò)程特征和終態(tài)的一已知參數(shù)，由蒸

11、氣熱力性質(zhì)圖表查取終態(tài)狀態(tài)參數(shù)值。表查取終態(tài)狀態(tài)參數(shù)值。3.由查算得到的初、終態(tài)參數(shù)，應(yīng)用熱力學(xué)第一、第二定由查算得到的初、終態(tài)參數(shù)，應(yīng)用熱力學(xué)第一、第二定律的基本方程計(jì)算出過(guò)程功量、熱量及相關(guān)狀態(tài)參數(shù)的律的基本方程計(jì)算出過(guò)程功量、熱量及相關(guān)狀態(tài)參數(shù)的變化。變化。27/32注意實(shí)際氣體與理想氣體的區(qū)別注意實(shí)際氣體與理想氣體的區(qū)別第一定律與第二定律表達(dá)式均成立第一定律與第二定律表達(dá)式均成立dquwtdqhwdwp v可逆過(guò)程可逆過(guò)程tdwv p dqT s理想氣體的特有性質(zhì)和表達(dá)式理想氣體的特有性質(zhì)和表達(dá)式gpvR TddVucTgpVccRddphcTggdddddddVpVpTvTppvsc

12、RcRccTvTppv28/32定壓過(guò)程定壓過(guò)程換熱器：換熱器：qh t0w 例：例：鍋爐中水從鍋爐中水從30 ，4 MPa加熱到加熱到450 確定狀態(tài)：確定狀態(tài)：ts(4 MPa) = 250.394 pOv1111TOs111129/32TOs1111hOs1111h2h1qh 例：例：鍋爐中水從鍋爐中水從30 ，4 MPa加熱到加熱到450 h1=129.33 kJ/kgh2=3331 kJ/kg30/32絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程汽輪機(jī)，水泵：汽輪機(jī)，水泵：0q twh 可逆：可逆：shOs21111h2h131/32小結(jié)小結(jié)熟悉熟悉1點(diǎn)點(diǎn)2線線3區(qū)區(qū)5態(tài)；態(tài)；會(huì)熟練的利用蒸汽熱力性質(zhì)圖表進(jìn)行蒸汽熱力性質(zhì)會(huì)熟練的利用蒸汽熱力性質(zhì)圖表進(jìn)行蒸汽熱力性質(zhì)的計(jì)算；的計(jì)算；能正確利用蒸汽熱力性質(zhì)圖表進(jìn)行蒸汽熱力過(guò)程的能正確利用蒸汽熱力性質(zhì)圖表