實(shí)際氣體與水蒸汽的性質(zhì)

實(shí)際氣體與水蒸汽的性質(zhì)第1頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四水和水蒸氣是實(shí)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(shí)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(diǎn):便宜，易得，無(wú)毒，膨脹性能好，傳熱性能好是其它實(shí)際氣體的代表第2頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四本章主要內(nèi)容1.實(shí)際工質(zhì)的物性3.水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用4.水蒸氣熱力過(guò)程2.水蒸氣的產(chǎn)生過(guò)程水蒸氣蒸氣蒸汽SteamVapor第3頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§

8.1純物質(zhì)的熱力學(xué)面及相圖物質(zhì)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)的曲面水的三態(tài)：冰、水、蒸汽Puresubstance

Solid

Liquid

Gas

Ice

Water

Steam

第4頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四水的熱力學(xué)面兩相區(qū)單相區(qū)氣液固六個(gè)區(qū)：三個(gè)單相區(qū)、三個(gè)兩相區(qū)液--氣固--氣固--液第5頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四飽和線、三相線和臨界點(diǎn)pv四個(gè)線：三個(gè)飽和線、一個(gè)三相線飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點(diǎn)一個(gè)點(diǎn)：臨界點(diǎn)SaturationlineTripleline第6頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四臨界點(diǎn)Criticalpoint水的臨界點(diǎn)狀態(tài)飽和液線與飽和氣線的交點(diǎn)氣液兩相共存的pmax,Tmax等溫線是鞍點(diǎn)臨界點(diǎn)第7頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四純物質(zhì)的p-T相圖ppTT液液氣氣固固水一般物質(zhì)三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體升華線升華線凝固線凝固線汽化線汽化線第8頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

思考題沒(méi)有。t>374.16℃有3.有沒(méi)有500oC的水？1.溜冰冰刀2.北方冬天晾在外邊的衣服，是否經(jīng)過(guò)液相4.有沒(méi)有-3℃

的蒸汽？5.一密閉容器內(nèi)有水的汽液混合物，對(duì)其加熱，是否一定能變成蒸汽？第9頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四純物質(zhì)的p-T相圖ppTT液液氣氣固固水一般物質(zhì)三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體第10頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四飽和線、三相線和臨界點(diǎn)pv飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點(diǎn)第11頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§8.2汽化與飽和沸騰：表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化(氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下)汽化:

由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過(guò)程

(不涉及化學(xué)變化)蒸發(fā)：汽液表面上的汽化BoilVaporization第12頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四飽和狀態(tài)Saturationstate飽和狀態(tài)：汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡飽和溫度Ts飽和壓力ps一一對(duì)應(yīng)放掉一些水，Ts不變，ps？Tspsps=1.01325barTs=100℃青藏ps=0.6barTs=85.95℃高壓鍋ps=1.6barTs=113.32℃SaturationtemperatureSaturationpressure第13頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四純物質(zhì)的p-T相圖ppTT液液氣氣固固水一般物質(zhì)三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體汽化線汽化線第14頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§8.3水蒸氣的定壓發(fā)生過(guò)程t<tst=tst=tst=tst>tsv<v’v=v’v=v’’v’<v<v’’v>v’’未飽和水飽和水飽和濕蒸汽飽和干蒸汽過(guò)熱蒸汽h<h’h=h’h=h’’h’<h<h’’h>h’’s<s’s=s’s=s’’s’<s<s’’s>s’’水預(yù)熱汽化過(guò)熱第15頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四水蒸氣定壓發(fā)生過(guò)程說(shuō)明(1)(2)(3)理想氣體實(shí)際氣體汽化時(shí)，T＝Ts不變，但h增加汽化潛熱(4)未飽和水過(guò)冷度過(guò)冷水過(guò)熱蒸汽過(guò)熱度只有熵加熱時(shí)永遠(yuǎn)增加第16頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四sp-v圖，T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過(guò)程一點(diǎn)，二線，三區(qū)，五態(tài)第17頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四等壓線上飽和態(tài)參數(shù)ptsv’(m3/kg)v’’s’s’’kJ/(kg.K)0.0061120.010.00100022206.1750.09.15621.099.630.00104341.69461.30277.36085.0151.850.00109280.374811.86046.821550.0263.920.00128580.039412.92095.9712221.29374.150.003260.003264.4294.429(bar)(℃)bdbd第18頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四定壓加熱線與飽和液線相近的說(shuō)明當(dāng)忽略液體cp變化，不同的p，液體近似不可壓，v不變對(duì)每個(gè)不變的T第19頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四§8.4水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)及其圖表狀態(tài)公理：簡(jiǎn)單可壓縮系統(tǒng)，兩個(gè)獨(dú)立變量未飽和水及過(guò)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(dú)立，汽液兩相1875年，吉布斯提出了吉布斯相律第20頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四吉布斯相律Gibbsphaserule無(wú)化學(xué)反應(yīng)時(shí)，熱力系獨(dú)立參數(shù)數(shù)目為獨(dú)立強(qiáng)度參數(shù)數(shù)組元數(shù)相數(shù)對(duì)于水單元系單相2個(gè)（p和T）兩相1個(gè)（p或T）三相0個(gè)（p和T定值）四相不可能第21頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則1、未飽和水及過(guò)熱蒸汽確定任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù)，如：p、T2、飽和水和干飽和蒸汽確定p或T3、濕飽和蒸汽除p或T外，其它參數(shù)與兩相比例有關(guān)第22頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四兩相比例由干度x確定定義干飽和蒸汽飽和水對(duì)干度x的說(shuō)明：x=0飽和水x=1干飽和蒸汽0

≤x

≤1在過(guò)冷水和過(guò)熱蒸汽區(qū)域，x無(wú)意義Quality第23頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四濕飽和蒸汽區(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。已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度xh,v,s第24頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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）第25頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四飽和參數(shù)未飽和水和過(guò)熱蒸汽表（節(jié)錄）第26頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四表的出處和零點(diǎn)的規(guī)定原則上可任取零點(diǎn)，國(guó)際上統(tǒng)一規(guī)定。但原則上不為0，對(duì)水：

表依據(jù)1963年第六屆國(guó)際水和水蒸氣會(huì)議發(fā)表的國(guó)際骨架表編制，盡管IFC（國(guó)際公式化委員會(huì)）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(diǎn)的規(guī)定：水的三相點(diǎn)第27頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四查表舉例（1）查表時(shí)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(gè)狀態(tài),各自h是多少？ts(p)=179.88℃t=100℃<

ts,未飽和水h=419.7kJ/kgt=200℃>

ts,過(guò)熱蒸汽h=2827.5kJ/kg第28頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四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）：面積代表熱第29頁(yè)，共31頁(yè)，2023年，2月20日，星期四蒸汽動(dòng)力循環(huán)鍋