工程热力学水蒸汽的热力性质课件.ppt

1、2在空气中含量极小，当作在空气中含量极小，当作理想气体理想气体处理处理一般情况下为一般情况下为实际气体实际气体，使用图表分析，使用图表分析实际气体实际气体水蒸气水蒸气3本章主要内容本章主要内容l水蒸气的饱和状态水蒸气的饱和状态l水蒸气的定压产生过程水蒸气的定压产生过程l水蒸气的热力性质图表水蒸气的热力性质图表l水蒸气的基本热力过程水蒸气的基本热力过程2 2、沸腾沸腾在液体表面和内部同时进行的剧烈汽在液体表面和内部同时进行的剧烈汽化现象。化现象。1 1、蒸发蒸发在液体表面缓慢进行的汽化现象。在液体表面缓慢进行的汽化现象。F汽化方式有两种：汽化方式有两种：1 1）蒸发，）蒸发，2 2）沸腾。）沸腾

2、。l l 5发生位置发生条件发生现象发生速度表面表面 表面和内部表面和内部 任何温度任何温度 一定温度一定温度 无汽泡无汽泡 有汽泡有汽泡 蒸发蒸发 沸腾沸腾 慢慢 快快蒸发和沸腾的比较蒸发和沸腾的比较火电厂锅炉中水的汽化采用的是哪种方式？火电厂锅炉中水的汽化采用的是哪种方式？沸沸 腾腾6l定义：定义：物质从汽态转变成液态的过程，称为液物质从汽态转变成液态的过程，称为液化化。l特点：特点：在一定压力下，蒸汽的温度（低）等于在一定压力下，蒸汽的温度（低）等于沸点时，才可能出现凝结。沸点时，才可能出现凝结。7l 饱和水：饱和水：饱和状态下的水饱和状态下的水;l 饱和蒸汽：饱和蒸汽：饱和状态下的水蒸

3、汽。饱和状态下的水蒸汽。8l饱和压力：饱和压力：在饱和状态下的水和水蒸汽的压力在饱和状态下的水和水蒸汽的压力pS l饱和温度饱和温度：在饱和状态下的水和水蒸汽的温度在饱和状态下的水和水蒸汽的温度tS 汽水共存；汽水共存； 汽水同温；汽水同温； 饱和压力与饱和温度饱和压力与饱和温度成一一对应关系成一一对应关系. .sstfp9lps上升，上升， ts上升上升lts上升，上升， ps上升上升ps=0.06MPats=85.95 饱和压力饱和压力饱和温度饱和温度一一对应一一对应0.005MPa1atm1MPa20MPa32.88 100 179.88 365.71 sstfp饱和温度与饱和压力的关系

4、饱和温度与饱和压力的关系11sttsttsttsttstt121、预热阶段参数变化特点预热阶段参数变化特点0000hsvtp定值hsvtps定值hhssvvtts0000注意比较注意比较v v0 0和和v v的大小！的大小！13hsvtps 定值hsvtps定值注意比较注意比较v v和和v v的大小！的大小！hhhsssvvvtxxxs 2、汽化阶段参数变化特点汽化阶段参数变化特点14WVVmmmx湿蒸汽总质量量湿蒸汽中饱和蒸汽的质F显然：显然： x+yx+y=1=1； 湿蒸汽：湿蒸汽：0 x10 x1； 饱和水的饱和水的x=0 x=0； 干蒸汽的干蒸汽的x=1x=1 WVWmmmy湿蒸汽总质

5、量湿蒸汽中饱和水的质量m mv vm mW W湿蒸汽的干度湿蒸汽的干度15hsvttps 定值hsvtp定值hhssvvtts D = t - ts3、过热阶段参数变化特点过热阶段参数变化特点161. 1.水的定压预热阶段：水的定压预热阶段：a aT Ts slq2.2.饱和水的定压汽化过程：饱和水的定压汽化过程：kJ/kgrhhr3.3.干蒸汽的定压过热过程：干蒸汽的定压过热过程：sTkJ/kgsqhh0kJ/kglqhhsqkJ/kgsrTsss sb bd de e0hhqrqqslkJ/kgkJ/kg17 18将各种压力下水蒸气的定压产生过程线集中表示在将各种压力下水蒸气的定压产生过程

6、线集中表示在p-vp-v图和图和T-sT-s图上而得到。图上而得到。192021 临界点临界点C C 两两 线线 三三 区区 水、汽差别消水、汽差别消 失，汽化在瞬间失，汽化在瞬间完成，汽化热为完成，汽化热为零；零；l 在临界温度以在临界温度以上，单纯增压不上，单纯增压不能使其液化（即能使其液化（即tc=374是最高是最高的饱和温度）的饱和温度）l下界线下界线CM（饱和水线）（饱和水线）l上界线上界线CN（干蒸汽线）（干蒸汽线）l未饱和水区未饱和水区 (下界线左侧下界线左侧)l湿蒸汽区湿蒸汽区 (两线之间两线之间)l过热蒸气区过热蒸气区 (上界线右侧上界线右侧)22思思 考考 题题1. 有没有

7、有没有400400的水的水？2. 有没有有没有00的水蒸气的水蒸气？3. 有没有有没有11的冰的冰？23固液固液液体液体固体固体三相点三相点蒸汽蒸汽固汽固汽液液汽汽Cpt气体气体（汽化曲线）（汽化曲线）（熔解曲线）（熔解曲线）（升华曲线）（升华曲线）临界点临界点水的水的pt相图相图242526课课 堂堂 问问 答答1、为什么现代高参数锅炉广泛设置顶棚过热器和、为什么现代高参数锅炉广泛设置顶棚过热器和屏式过热器？屏式过热器？27课课 堂堂 问问 答答2、为什么当蒸气压力超过一定值时要采用强制循环、为什么当蒸气压力超过一定值时要采用强制循环锅炉或直流锅炉？锅炉或直流锅炉？28水蒸气产生过程小结水蒸

8、气产生过程小结l一点一点l二线二线l三区三区l五态五态“ “ 一点连双线，三区五态一点连双线，三区五态含含 ” ”29 包括两种表：包括两种表：F饱和水与干饱和蒸汽的热力性质表；饱和水与干饱和蒸汽的热力性质表；F未饱和水与过热蒸汽的热力性质表未饱和水与过热蒸汽的热力性质表. .附表五附表六3132xxxpvhuxrhhhxhhxhxhx )()1 ()()1 (ssxssxsxsx )()1 (vvxvvxvxvx 附表七34例题分析例题分析 例例5-1 5-1 已知：除氧器内已知：除氧器内t ts s=104=104, ,求求p=?p=?MPap1181. 0)100104(10011010

9、1325. 0143243. 0101325. 035例题分析例题分析 例例5-2 5-2 已知：水泵进口已知：水泵进口p pg g=0.05MPa=0.05MPa，t=115t=115， 设设p pb b=0.1MPa.=0.1MPa.试判断水泵进口水汽化没有？试判断水泵进口水汽化没有？36例题分析例题分析0.0010102113.50213366xvv 例例5-3 5-3 某汽轮机排汽压力为某汽轮机排汽压力为p=10kPap=10kPa，x=0.92x=0.92，试计算该蒸，试计算该蒸汽至凝汽器凝结前后的比体积之比为多少？汽至凝汽器凝结前后的比体积之比为多少？根据已知条件可知，汽轮机根据已

10、知条件可知，汽轮机3(1)13.502/xvx vxvmkg37例题分析例题分析)/(6878. 2/4 .1038/0012188. 01131KkgkJskgkJhkgmv 例例5-4 5-4 已知锅炉压力为已知锅炉压力为p=10MPap=10MPa，进口工质温度为，进口工质温度为t t1 1=240=240，出，出口口t t2 2=500=500，试确定进、出口工质状态和，试确定进、出口工质状态和v v、h h、s s。)/(5954. 6/8 .3372/03275. 02232KkgkJskgkJhkgmv 1.h-s1.h-s图构成：图构成：392.h-s2.h-s图使用：图使用：

11、 分析目的：分析目的：（同理想气体）（同理想气体） 水蒸气性质与理想气体性质的主要差异：水蒸气性质与理想气体性质的主要差异： 水蒸气状态参数的确定是依靠水蒸气的热力性质图表；水蒸气状态参数的确定是依靠水蒸气的热力性质图表； 水蒸气的比热容、热力学能和焓不再是温度的单值函数。水蒸气的比热容、热力学能和焓不再是温度的单值函数。 分析步骤：分析步骤： 根据过程特点和已知的初、终态参数在根据过程特点和已知的初、终态参数在h-sh-s图上画出过程图上画出过程线，利用水蒸气图表查出未知的初、终态参数；线，利用水蒸气图表查出未知的初、终态参数； 利用热力学第一定律计算热量和功量。利用热力学第一定律计算热量和

12、功量。 12hhq已知：已知：初态初态1 1（p p1 1，x x1 1），定压加热到），定压加热到t t2 2。分析：分析：在在h-sh-s图上作出定压加热过程线图上作出定压加热过程线1-21-2；能量计算：能量计算：0tw42 21hhhwt已知：已知：初态初态1 1（p p1 1，t t1 1），定熵膨胀到），定熵膨胀到p p2 2。分析：分析：在在h-sh-s图上作出定熵膨胀过程线图上作出定熵膨胀过程线1-21-2；能量计算：能量计算：0q43汽轮机的实际绝热膨胀过程汽轮机的实际绝热膨胀过程n理想膨胀过程理想膨胀过程1-21-2n实际膨胀过程实际膨胀过程1-21-21 12 21p1t2p1h2hhs0/2h22x=11212:trithhwhhw汽轮机的相对内效率44课堂练习课堂练习教材教材P99.P99.习题习题3-13-1、3-53-5（前（前1 1问）问）45自然循环原理示意图自然循环原理示意图46锅锅 炉炉 类类 型型47锅炉受热面锅炉受热面安安装装中中省省煤煤器器屏屏式式过过热热器器安安装装中中水水冷冷壁壁48自然循环汽包炉结构简图自然循环汽包炉结构简图49蒸汽的凝结蒸汽的凝结50