第7章  水蒸氣
本章基本要求：
水蒸氣的產生過程、水蒸氣狀態參數的確定、水蒸氣圖表的結構和應用、以及水蒸氣在熱力過程中功量和熱量的計算。
本章重點：
工業上水蒸氣的定壓生成過程，學會使用水蒸氣熱力學性質的圖表，并能熟練的運用于各種熱力過程的計算。
注意：水蒸氣是由液態水經汽化而來的一種氣體，離液態較近，不是理想氣體，是實際氣體，只能通過查熱力學性質圖表進行各種熱力過程的計算。
 
7．1  水的相變及相圖
 
自然界中聚集態：固相、液相和氣相。
下面以水為例：
融解過程：在一定壓力下，固態冰--液態水（融點溫度），
汽化過程：水—汽（沸點溫度）
AB--融點與壓力關系，為融解曲線。
A點固、液、汽三態共存的狀態，為三相態，三相點。

例如： 水Pa =611.2Pa  K=0.01℃
升華過程：低于三相點，冰--汽，反之為凝華。
AD--升華曲線。AC和AD稱為相平衡曲線。在曲線上兩相平衡共存,曲線劃分成的三區

飽和狀態：汽化和凝結的動態平衡狀況
飽和壓力與飽和溫度關系： 。

第2節 水蒸汽的定壓發生過程
一、工業上水蒸氣的形成
取定量0.01 的純水，
1．定壓預熱過程
 
2．飽和水定壓汽化過程
 汽化潛熱：1kg飽和液體加熱成同溫度下的干飽和蒸汽所需熱量。

干度：濕蒸汽中含干蒸汽的質量占濕蒸汽的總質量的百分比

       x=干蒸汽質量/濕蒸汽總質量

3．干飽和蒸汽定壓過熱過程

過熱度：溫度超過對應壓力下的飽和溫度。

二、水蒸汽的p-v  T-s圖
水蒸汽定壓形成特點：
一點：臨界點C 
兩線：飽和液體線、飽和蒸汽線
三區：未飽和液體區、濕飽和蒸汽區、過熱蒸汽區
五種狀態：未飽和水狀態、飽和水狀態、濕飽和蒸汽狀態、干飽和蒸汽狀態和過熱蒸汽狀態。
 

7.3  水蒸氣表和焓一熵(h-s)圖

在工程計算中,水和水蒸氣的狀態參數可根據水蒸氣表和圖查得。

一、水蒸氣參數的計算
零點的規定
1963年 第六屆國際水蒸氣會議的決定，以水物質在三相平衡共存狀態下的飽和水作為基準點。規定在三相態時飽和水的內能和熵為零。

液體熱的計算：未飽和水加熱到飽和水，所加的熱量為液體熱

 

采用公式計算了解。

二、水蒸汽表
有三種：
1、 按溫度排列的飽和水與飽和水蒸氣表
2、 按壓力排列的飽和水與飽和水蒸氣表
3、 按壓力和溫度排列的未飽和水與過熱蒸汽表。附表1、附表2和附表3。

 三、水蒸氣的焓--熵(h-s)圖
水蒸氣表的數據是不連續的，在求間隔中的狀態參數時，需用內插法。
根據水蒸氣各參數間的關系及實驗數據制成圖線，稱為水蒸氣線圖。
7.4    水蒸汽的基本熱力過程

基本熱力過程：定容、定壓、定溫、絕熱 四種

分析蒸汽熱力過程的一般步驟為：
1.用蒸汽圖表由初態的兩個已知參數求其它參數。
2.根據題示的過程性質，如壓力不變、容積不變、溫度不變和絕熱，加上另一個終態參數即可在圖上確定進行的方向和終態,并讀得終態參數。
3.根據已求得的初、終態參數，應用熱力學第一和第二定律等基本方程計算過程量。
  本章難點
1．水蒸汽是實際氣體，前面章節中適用于理想氣體的計算公式，對于水蒸汽不能適用，水蒸汽狀態參數的計算，只能使用水蒸汽圖表和水蒸汽h-s圖。
2．理想氣體的內能、焓只是溫度的函數,而實際氣體的內能、焓則和溫度及壓力都有關。
3．查水蒸汽h-s圖，要注意各熱力學狀態參數的單位。

思考題：
1．物質的臨界狀態究竟是怎樣一種狀態?
2．水的定壓產生過程可分為哪幾個階段，經歷哪幾種狀態，寫出它們的名稱。
3．對水蒸汽的熱力過程和理想氣體熱力過程 ，在分析方法上有何異同之處。
4．試用水蒸汽的熱力性質說明冰刀滑冰的機理。
5．理想氣體的內能是溫度的單值函數，而實際的內能則與T、v有關，試計算任意兩個溫度相同而比容不同的狀態下蒸氣的內能，從而驗證上述結論。（取過熱蒸氣參數）。
6．飽和水蒸氣的焓值是否隨壓力和溫度的升高而不斷增大？過熱蒸氣的焓值呢？

作業：7-4、7-6、7-7、7-9、7-10、7-12、7-13

熱設計資料下載：  工程熱力學講稿 第7章 水蒸氣

標簽： 點擊： 評論: