《工程熱力學(xué)》課件-18 水蒸氣的基本概念

水蒸氣的基本概念一個(gè)習(xí)慣水蒸氣？水蒸汽？蒸氣？蒸汽？問(wèn)題討論舉例生活中應(yīng)用的水蒸氣010203掌握汽化的概念及方式掌握物質(zhì)飽和狀態(tài)的概念理解水的狀態(tài)變化課程要求水蒸氣的基本概念是其它實(shí)際氣體的代表18世紀(jì)，蒸汽機(jī)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，使用圖表水蒸氣的基本概念1汽化和液化

物質(zhì)的形態(tài)在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)變。物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的現(xiàn)象稱為汽化。相反，物質(zhì)由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的現(xiàn)象稱為液化（也稱凝結(jié)）。實(shí)際上，在密閉容器內(nèi)進(jìn)行的汽化過(guò)程，總是伴隨著液化過(guò)程同時(shí)進(jìn)行。水蒸氣的基本概念1汽化和液化

由于液面某些動(dòng)能較大的液體分子克服了鄰近分子的引力，脫離液面逸入空間而形成蒸汽。

溫度愈高，液面愈大，液面上空的分子愈稀，則汽化愈快。

蒸汽分子在雜亂運(yùn)動(dòng)中，也會(huì)撞回液面而成為液體，這就是液化。

液面上空蒸汽密度愈大，撞回液面的分子數(shù)就愈多，即液面上蒸汽的壓力愈大，液化愈快。汽化液化微觀機(jī)理上問(wèn)題討論吹風(fēng)扇的時(shí)候?yàn)槭裁磿?huì)感覺(jué)涼快？水蒸氣的基本概念2汽化方式1）蒸發(fā);-—在液體表面進(jìn)行的汽化現(xiàn)象。特點(diǎn):它能在任何溫度下進(jìn)行;液體的蒸發(fā)速度取決于液體的性質(zhì)、液體的溫度、蒸發(fā)表面積和液面上氣流的流速。如電廠冷卻塔中冷卻水的蒸發(fā)。水蒸氣的基本概念2汽化方式2）沸騰;——在液體內(nèi)部進(jìn)行的汽化現(xiàn)象。特點(diǎn):有汽泡產(chǎn)生;工業(yè)上大都用此方法獲得蒸汽。在一定的壓力下，液體沸騰時(shí)的溫度是一定的。如:在1atm下，水的沸點(diǎn)是100℃，而在1MPa時(shí)水的沸點(diǎn)為179.88℃,在20MPa時(shí)水的沸點(diǎn)為365.71℃。水蒸氣的基本概念3總結(jié)汽化12蒸發(fā)沸騰任何溫度下發(fā)生。溫度愈高，液面愈大，液面上空的氣流流速越快，則蒸發(fā)愈快。通過(guò)蒸發(fā)表面積，利用風(fēng)機(jī)的強(qiáng)迫通風(fēng)提高蒸發(fā)氣流的流速等措施來(lái)提高蒸發(fā)速度，提高冷卻塔的工作效率。在一定溫度下，在液體內(nèi)部劇烈進(jìn)行的汽化現(xiàn)象。工業(yè)上一般都是靠液體的沸騰來(lái)產(chǎn)生蒸汽，在給定的壓力下，沸騰只能在一個(gè)相應(yīng)確定的溫度下發(fā)生，這一溫度成為給定壓力所對(duì)應(yīng)的飽和溫度。冷卻塔課堂練習(xí)【單選題】蒸發(fā)就是指（

）。A

從液態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)物質(zhì)的過(guò)程B

從氣態(tài)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)物質(zhì)的過(guò)程C

在液體表面發(fā)生的汽化現(xiàn)象D

在液體內(nèi)部發(fā)生的劇烈的汽化現(xiàn)象C【判斷題】沸騰在水的任何溫度下都能發(fā)生。錯(cuò)誤水蒸氣的基本概念蒸發(fā)和沸騰的比較發(fā)生位置發(fā)生條件發(fā)生現(xiàn)象發(fā)生速度蒸發(fā)沸騰表面內(nèi)部任何溫度飽和溫度（沸點(diǎn)）無(wú)氣泡有氣泡慢快水蒸氣的基本概念4

飽和狀態(tài)將一定量的水置于密閉容器中，當(dāng)汽化速度等于液化速度時(shí)，若沒(méi)有外界作用，則汽液兩相將處于不會(huì)發(fā)生變化的動(dòng)態(tài)平衡，此兩相平衡的狀態(tài)即為飽和狀態(tài)。水完全真空水水蒸氣汽化速度最大，液化速度為零汽化速度等于液化速度水蒸氣的基本概念飽和狀態(tài)將一定量的水置于密閉容器中，當(dāng)汽化速度等于液化速度時(shí)，若沒(méi)有外界作用，則汽液兩相將處于不會(huì)發(fā)生變化的動(dòng)態(tài)平衡，此兩相平衡的狀態(tài)即為飽和狀態(tài)。飽和狀態(tài)下的蒸汽——飽和蒸汽這時(shí)的液體——飽和水飽和蒸汽和飽和水的混合物——濕飽和蒸汽飽和狀態(tài)時(shí)蒸汽（或飽和水）的壓力——飽和壓力ps飽和狀態(tài)時(shí)蒸汽（或飽和水）的溫度——飽和溫度ts4

飽和狀態(tài)水蒸氣的基本概念飽和狀態(tài)時(shí)蒸汽（或飽和水）的壓力和溫度分別稱為飽和壓力ps和飽和溫度ts。飽和壓力與飽和溫度一一對(duì)應(yīng)，且同向變化。使水汽化的方法：加熱升溫；降壓擴(kuò)容。4

飽和狀態(tài)水水蒸氣水蒸氣的基本概念2）汽水同溫3）飽和壓力Ps與飽和溫度ts一一對(duì)應(yīng)，且同向變化。1）汽水共存5

飽和狀態(tài)的特點(diǎn)（汽、液兩相達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)）飽和水飽和蒸汽水蒸氣的基本概念對(duì)應(yīng)于某一壓力ps時(shí)水的飽和溫度為ts。若此壓力ps下水的溫度t＝ts，此時(shí)的水為飽和水；6

水的狀態(tài)（1）溫度等于飽和溫度t=ts水蒸氣的基本概念水尚未達(dá)到飽和狀態(tài)，稱為未飽和水或過(guò)冷水，其溫度低于飽和溫度的數(shù)值稱為過(guò)冷度，以△t表示，△t＝ts－t，過(guò)冷度越高，表示未飽和水偏離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)；6

水的狀態(tài)（2）溫度小于飽和溫度t<ts水蒸氣的基本概念水已變?yōu)闅鈶B(tài)，稱為過(guò)熱蒸汽或未飽和蒸汽，其溫度超過(guò)飽和溫度的數(shù)值稱為過(guò)熱度，以△t表示，△t＝t－ts，過(guò)熱度越高，表示蒸汽偏離飽和狀態(tài)越遠(yuǎn)。6

水的狀態(tài)（3）溫度高于飽和溫度t>ts水蒸氣的基本概念給水泵，凝結(jié)水泵汽蝕現(xiàn)象入口處水的壓力降低到了水溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力而使水汽化。汽包虛假水位變工況下汽包壓力瞬時(shí)突升或突降，使得汽水瞬時(shí)凝結(jié)或汽化，水體積收縮