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1、1,第六章 水蒸气的热力性质,2,主要内容,水蒸气热力性质水蒸气产生过程水蒸气热力性质图表水蒸气热力过程,3,6-1 水蒸气的饱和状态,汽化 液体转变为汽体的过程液化 蒸汽或气体转变为液体的过程蒸发 液体表面在任何温度进行的缓慢汽过程 饱和状态是汽化和液化达到动态平衡共存的状态液化的微观机制 汽化的微观机制（动画）,4,5,饱和的含义、饱和水、饱和水蒸气湿饱和蒸汽（湿蒸汽）干饱和蒸汽过热水蒸汽过冷水或未饱和水饱和压力ps、饱和温度ts,6-1 水蒸气的饱和状态,6,饱和温度与饱和压力的对应关系一定的饱和温度总是对应着一定的饱和压力一定的饱和压力总是对应着一定的饱和温度饱和温度愈高，饱和压力也愈
2、高实验测出饱和温度与饱和压力的关系如图6-2中曲线AC所示,6-1 水蒸气的饱和状态,7,饱和温度与饱和压力的对应关系适用范围温度t tC时，液相不可能存在，而只可能气相， tC称为临界温度与临界温度相对应的饱和压力pC称为临界压力临界温度是最高的饱和温度临界压力是最高的饱和压力,6-1 水蒸气的饱和状态,8,临界状态（临界点）由临界温度和临界压力确定的状态就是临界状态临界状态是汽液两相模糊不清不易区分的状态临界状态也是最高的饱和状态（临界点的逼近过程动画）,6-1 水蒸气的饱和状态,9,水（或水蒸气）的临界参数值为：,6-1 水蒸气的饱和状态,10,三相点压力p pc）便不再有水的定压汽化过
3、程。,6-3 水蒸气图表,34,水蒸气热力性质图结构特征口诀- “一点连双线三区五态含”：一点 临界点双线 饱和水线、饱和水蒸气线三区 未饱和水区、饱和蒸汽（湿蒸汽、两相）区、过热水蒸气区 五态 未饱和水态、饱和水态、湿蒸汽态、饱和水蒸汽态、过热水蒸气态,6-3 水蒸气图表,35,水蒸气图中不同区域内的不同定值线的形 状是由于内在的物理特性决定的。水的压缩性很小，压容图中，定温线处于下界线左边的线段是很陡的，几乎是垂直线段。这说明水在定温压缩时，即使压力提高很多，比体积的减小也是不显著的。,6-3 水蒸气图表,36,水的压缩性很小，定熵消耗的功很少，即使压力提高很多，热力学能也增加及少，温度几
4、乎没有提高。因此，温熵图中不同压力的定压线处于下界线左边的线段靠得很近，并且几乎都和下界线重合在一起。在焓熵图中，由于水在定熵压缩后焓的增加也有限，所以这些定压预热线段和下界线还是靠得比较近的。,6-3 水蒸气图表,37,饱和温度与饱和压力的对应关系及其形状在饱和区中，定温线同时也是定压线在定容图中，定温线处于饱和区中的线段是水平线段（定压线）在温熵图中，定压线处于饱和区中线段也是水平线段（定温线）在焓熵图中，定压线（定温线）处于饱和区中的线段是不同斜率的斜直线,6-3 水蒸气图表,38,在焓熵图中，定压线上各点的斜率正好等于各点的温度在饱和区中，由于定压线同时也是定温，压力不变，相应的饱和温
5、度也不变，因此（6-17）定压线的斜率是常数，当然就是直线。,6-3 水蒸气图表,39,在焓熵图中，定压线（定温线）处于饱和区中的线段是直线段。同时，压力愈高，相应的饱和温度也愈高，定压线的斜率就愈大，在焓熵图中也就愈陡2、水蒸气热力性质表“饱和水与饱和水蒸气性质表” “未饱和水与过热水蒸气性质表”,6-3 水蒸气图表,40,饱和水与饱和水蒸气热力性质表列成两个一个按温度排列，对温度取比较整齐的数值，按次序排列，相应地列出饱和压力以及饱和水蒸气的比体积、焓、熵和汽化潜热。一个按压力排列，对压力取比较整齐的数值，按次序排列，相应地列出饱和温度以及饱和水与饱和水蒸气的比体积、焓、熵和汽化潜热。,6
6、-3 水蒸气图表,41,未饱和水与过热水蒸气热力性质表中，根据不同温度和不同压力，按次序排列（因为温度与压力没有对应关系），相应地列出未饱和水（ 粗黑线以上）和过热水蒸气（粗黑线以下）的比体积、焓和熵。按1985年第三十届国际水蒸气性质大会通过的骨架表规定，以三相点压力（611.66Pa）下饱和水的热力学能和熵为零。这些图表中的数据均由严家禄教授提供的水蒸气统一热物性方程计算而得，符合国际骨架表规定的允差要求。,6-3 水蒸气图表,42,6-4 水蒸气的热力过程,利用图表进行水蒸气热力过程的计算步骤如下：（1）将过程画在焓熵图中，以便分析（水蒸气热力过程动画）（2）根据焓熵图或热力性质表查出过程始末各状态参数值：将热力学能：,43,（3）计算热量（不考虑摩擦）：定容过程（无膨胀功的过程）（6-18） 定压过程（无技术功的过程）（6-19）定温过程 （6-20）定熵过程（绝热过程） （6-21）,6-4 水蒸气的热力过程,44,（4）计算功（不考虑摩擦）：定容过程（无膨胀功的过程）（6-22）（6-23）定压过程（无技术功的过程）（6-24）（6-25）,6-4 水蒸气的热力过程,45,定温过程（6-26）（6-27）定熵过程（绝热过程） （6-28）（6-29）,6-4 水蒸气的热力过程,
