《最新单元3水蒸汽ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新单元3水蒸汽ppt课件（36页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、单元单元3水蒸汽水蒸汽 3.1 3.1 水蒸汽的基本概念水蒸汽的基本概念（6 6）单元单元3 水蒸汽水蒸汽 3.1.1 3.1.1 汽化汽化（6 6）单元单元3 3 水蒸汽水蒸汽（4 4） 3.1.2 3.1.2 凝结凝结（8 8） 3.1.3 3.1.3 饱和状态饱和状态（9 9） 3.1.4 3.1.4 汽化热和凝结热汽化热和凝结热（1010） 3.2 3.2 定压下水蒸汽的生产过程定压下水蒸汽的生产过程（1111） 3.2.1 3.2.1 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程（1111） 3.2.2 3.2.2 水蒸汽的水蒸汽的P-vP-v图和图和T-sT-s图图（1515） 3.3
2、 3.3 水和水蒸汽图表水和水蒸汽图表（2121） 3.3.1 3.3.1 水和水蒸汽表水和水蒸汽表（2121） 3.3.2 3.3.2 水蒸汽的焓水蒸汽的焓- -熵图熵图 （2525） 3.4 3.4 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程（2828） 3.4.1 3.4.1 定压过程定压过程（2929）2饱和状态是指当液体表面汽化速度与液化速度相等，即气液两相达到动态平衡时的状态。如将一定量的水置于一密闭的耐压容器中，然后将留在容器内的空气抽尽，此时部分水分子就从水中逸出，经一定时间后，水蒸气就充满整个水面上方空间。在一定温度下，此水蒸气的压力会自动地稳定在某一数值上。此时，脱离水面的分
3、子数和返回水面的分子数相同，即达到了动态平衡。这种汽化和凝结的动态平衡状况称为饱和状态。处于饱和状态下的蒸汽和液体分别称为饱和蒸汽和饱和水。饱和蒸汽和饱和水的混合物称为湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽；不含饱和水的饱和蒸汽称为干饱和蒸汽。饱和状态的压力称为饱和压力，用ps表示；饱和状态的温度称为饱和温度，用ts表示。饱和压力与饱和温度之间有一一对应的关系：3.1.3 3.1.3 饱和状态饱和状态饱和状态饱和状态3.1 水蒸汽的基本概念水蒸汽的基本概念93.1.4 3.1.4 汽化热和凝结热汽化热和凝结热汽化热和凝结热汽化热和凝结热3.1 水蒸汽的基本概念水蒸汽的基本概念10工程上所用的水蒸气是在锅炉内定
4、压加热产生的。其产生过程可通过图3.1来说明。假定将1 kg温度为t0（t0ts）的水盛于气缸中，活塞上加以恒定的压力p，使水在定压下加热生成蒸汽。这一过程大致可分为三个阶段，包含五种状态。3.2.1 3.2.1 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程图图3.1 水蒸气的定压发生过程水蒸气的定压发生过程 3.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程113.2.1.1 定压预热阶段定压预热阶段对1 kg温度为t0的水加热，初始时，水的温度t0低于压力p所对应的饱和温度ts，此时的水称为未饱和水，如图3.1（a）所示。随着温度的升高，水的比体积稍有增加
5、。当水温升至ts时，水将开始沸腾，此时的水称为饱和水，如图3.1（b）所示。由未饱和水在定压下加热到饱和水的状态，即为预热阶段。3.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程123.2.1.2 饱和水的定压汽化阶段饱和水的定压汽化阶段把预热到ts的饱和水继续加热，饱和水开始沸腾产生水蒸气，如图3.1(c)所示；再继续加热，水持续沸腾，直至水全部变为蒸汽，这时的蒸汽称为干饱和蒸汽，如图3.1（d）所示。在此过程中，工质的压力p不变，温度ts也不变,比体积却不断增大。从饱和水变为饱和蒸汽的过程，气液共存，为湿饱和蒸汽，简称湿蒸汽，如图3.1（c）所示。由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程称为汽化阶
6、段。由于湿蒸汽处于饱和状态，其压力与温度不是相互独立的参数，而是一一对应的关系。因此要确定湿蒸汽的状态，还需知道饱和水或饱和蒸汽的含量。把1 kg湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量称为湿蒸汽的干度，用x表示，即 （3-2）3.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程13图3.1（e） 3.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程143.2.2.1 绘制原理及构成绘制原理及构成将上述水蒸气在定压下的发生过程表示在图3.2的p-v图和T-s图上。3.2.2 3.2.2 水蒸汽的水蒸汽的水蒸汽的水蒸汽的p-vp-v图和图和图和图和T-sT-s图图图图图图3.2 p压力下水蒸气形成过程的压力下水蒸气形
7、成过程的p-v图和图和T-s图图(a) p-v图图;(b) T-s图图3.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程15图图3.3 3.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程16图图3.3水蒸气定压发生过程的水蒸气定压发生过程的p-v图和图和T-s图图(a) P-v图图;(b) Ts图图 3.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程173.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程18临界点的意义在于：液体状态只能出现在临界温度以下。在临界温度以上，不可能采用增加气体压力的方法来使其液化。如空气的临界温度为-140.6，工业制氧需要将空气液化，则至少要先将空气冷却到其临界温度以下
8、。在T-s图上同样可得到饱和水线、干饱和蒸汽线及临界点C。3.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程193.2.2.2 区域划分及特征区域划分及特征相交于C点的上界线、下界线及临界定温线tC将p-v图、T-s图分为三个区域，并表示了五种状态。参见图3.3，水蒸气的定压发生过程在p-v图、T-s图上的特征可用表3.1表示。 表表3.1 水蒸气的定压发生过程在水蒸气的定压发生过程在p-v图、图、T-s图上的特征图上的特征 3.2 水蒸汽的定压生产过程水蒸汽的定压生产过程203.3.1 3.3.1 水和水蒸汽表水和水蒸汽表水和水蒸汽表水和水蒸汽表3.3 水和水蒸汽图表水和水蒸汽图表21若要确定
9、饱和水和饱和蒸汽的状态参数值，可根据已知的温度或压力，从附表3或附表4中查出相应的状态参数值：饱和压力ps或饱和温度ts、比体积、焓、熵等。表中饱和水和饱和蒸汽的参数分别用右上角标“”和“”表示。若要确定未饱和水和过热蒸汽的参数，可根据已知的压力和温度，从附表5中查出相应的比体积、焓和熵的值。在未饱和水和过热蒸汽参数之间，用一粗黑水平线分隔开，上方为未饱和水的参数，下方为过热蒸汽的参数。对上述三种表有以下说明：3.3 水和水蒸汽图表水和水蒸汽图表223.3 水和水蒸汽图表水和水蒸汽图表23（4）表中没有列出的中间状态的参数，可用内插法求得。（5）工程计算中，通常可用饱和水的数据代替同温度下未饱
10、和水的数据。【例题【例题3.1】 10kg的水，处于0.1MPa下时的饱和状态，当压力不变时，（1）其温度为多少？（2）若测得10kg中含蒸汽6.5kg，含水3.5kg，则此时的温度应为多少？焓值为多少？（3）若其温度变为130，则又处于何种状态？【例【例3.2】 利用水蒸气表，求p0.14 MPa，t185时水蒸气的焓值。 3.3 水和水蒸汽图表水和水蒸汽图表24利用水和水蒸气表确定的状态参数值精确度高，但不直观，而且表中数据不连续，常需使用内插法。此外，表中未列出湿蒸汽的状态参数值，还需利用公式进行计算。这些都会给分析和计算带来不便。如果将水蒸气各参数间的关系绘制成线图，就会解决上述问题。
11、水蒸气的线图有很多种，如前面已讨论过的p-v图和T-s图，它们在分析过程和循环时很方便，但在计算功量和热量时需要进行积分运算，仍很麻烦。所以在水蒸气的热工计算中常用的是以焓为纵坐标，熵为横坐标的h-s图。 3.3.2 3.3.2 水蒸气的焓水蒸气的焓水蒸气的焓水蒸气的焓- -熵图熵图熵图熵图3.3 水和水蒸汽图表水和水蒸汽图表25图3.4为水蒸气hs图的结构示意图。图上绘有饱和水线（x=0）、干饱和蒸汽线（x=1）及它们的交点临界点C，还有六组定参数线，分别为定焓线、定熵线、定压线、定温线、定容线，在湿蒸汽区还有定干度线。其中，定压线是自左下方向右上方延伸的一簇放射线；定容线的延伸方向同定压线
12、相近，但比定压线陡峭；定温线在湿蒸汽区与定压线重合，在过热蒸汽区则是先弯曲而后趋于平坦；定干度线是由临界点出发，与饱和水线和干饱和蒸汽线的延伸方向大致相近的一组曲线。由于工程上所用水蒸气多为干度较大的湿蒸汽、饱和蒸汽或过热蒸汽，故实用的h-s图只保留图中右上部分，如图3.4中粗黑线框出的部分。详见本书附图3。3.3 水和水蒸汽图表水和水蒸汽图表26应用水蒸气的h-s图，可以根据已知的任意两个独立状态参数来确定状态点在图上的位置，从而查得其余状态参数；也可以在图上表示出水蒸气的热力过程，并对过程的热量、功量等进行计算。【例【例3.3】已知湿蒸汽的p1 MPa，x0.95，试利用h-s图确定该蒸汽
13、的其余状态参数。 图图3.4 水蒸气水蒸气h-s图图图图3.5 例题例题3.3附图附图 3.3 水和水蒸汽图表水和水蒸汽图表27水蒸气热力过程的分析与计算，与气体热力过程的方法、步骤类似，即要确定初、终态的状态参数，求出过程中交换的热量、功量等，也可以在状态图上进行分析。不同的是气体热力过程的分析和计算是依据理想气体的有关关系式进行的，而水蒸气热力过程的分析和计算一般是依据水蒸气图表进行的。尤其是h-s图的应用，给水蒸气热力过程的分析和计算带来了很大的方便。本节应用h-s图来分析水蒸气的四个基本热力过程。3.4 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程283.4.1 3.4.1 定压过程定压过
14、程定压过程定压过程图 3.6 3.4 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程29由图 3.6可看出，定压过程沿12进行，吸热膨胀且温度升高。若是湿蒸汽定压吸热膨胀，会使干度提高，最后变成过热蒸汽。 图图3.6水蒸气的定压过程水蒸气的定压过程 3.4 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程303.4.2 3.4.2 定容过程定容过程定容过程定容过程图图3.7 水蒸气的定容过程水蒸气的定容过程 3.4 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程313.4.3 3.4.3 定温过程定温过程定温过程定温过程图图3.8 水蒸气的定温过程水蒸气的定温过程 3.4 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程
15、323.4.4 3.4.4 绝热过程绝热过程绝热过程绝热过程图图3-9 水蒸气的可逆绝热过程水蒸气的可逆绝热过程 3.4 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程33图 3.9 3.4 水蒸汽的基本热力过程水蒸汽的基本热力过程34R RE E G GONG ONG X XUE UE J JI I C CHUHU高等职业技术教育建筑设备类类专业规划教材高等职业技术教育建筑设备类类专业规划教材武汉理工大学出版社发行部武汉理工大学出版社发行部http:/http:/地地 址：武汉市武昌珞狮路址：武汉市武昌珞狮路122122号号邮邮 编：编：430070430070电电 话：话：027-87394412 87383695027-87394412 87383695传传 真：真：027-87397097027-87397097热工学基础35
