工程热力学第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环.ppt
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1、工程热力学第七章水蒸气性质和蒸汽动力循环现在学习的是第1页,共39页水和水蒸气是实际气体水和水蒸气是实际气体!水蒸气水蒸气在空气中含量极小,当作在空气中含量极小,当作理想气体理想气体一般情况下,为一般情况下,为实际气体实际气体,使用图表,使用图表18世纪,蒸气机的发明,是唯一工质世纪,蒸气机的发明,是唯一工质直到内燃机发明,才有燃气工质直到内燃机发明,才有燃气工质目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质优点优点:便宜,易得,无毒,便宜,易得,无毒,膨胀性能好,传热性能好膨胀性能好,传热性能好现在学习的是第2页,共39页o水蒸气不能作为理想气体来对待,它的
2、物理性质较理想气体复杂得多,它的状态方程、热力学能、焓和熵的计算式都不像理想气体的计算式那样简单。o工程计算时直接查取为工程计算编制的蒸气热力性质图表或计算程序。o其热力过程的计算分析也只能依据热力学基本定律和热力性质图表进行。现在学习的是第3页,共39页沸腾:表面和液体内部同时发生的汽化(气体和液体均处在饱和状态下气体和液体均处在饱和状态下)饱和状态:汽饱和状态:汽-液平衡共存的状态液平衡共存的状态 汽化与凝结的动态平衡汽化与凝结的动态平衡汽化汽化:由液态变成气态的物理过程由液态变成气态的物理过程 (不涉及化学变化不涉及化学变化)蒸发:蒸发:汽液表面上的汽化汽液表面上的汽化 7-1 水蒸气的
3、饱和状态水蒸气的饱和状态现在学习的是第4页,共39页饱和状态饱和状态饱和状态:汽化与凝结的动态平衡饱和状态:汽化与凝结的动态平衡饱和温度饱和温度Ts饱和压力饱和压力ps一一对应一一对应放掉一些水,放掉一些水,Ts不变,不变,ps?Tspsps=1.01325barTs=100 西藏西藏ps=0.6barTs=85.95 高压锅高压锅ps=1.6barTs=113.32 现在学习的是第5页,共39页纯物质的纯物质的p-T相图相图ppTT液液液液气气气气固固固固水水一般物质一般物质三相点三相点A三相点三相点临界点临界点C临界点临界点流体流体流体流体升华线升华线升华线升华线凝固线凝固线凝固线凝固线汽
4、化线汽化线汽化线汽化线临界温度是最高的饱和温度;临界压力是最高的饱和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三相点温度是最低的汽三相点温度是最低的汽液两相平衡的饱和温度;液两相平衡的饱和温度;三相点压力是最低的汽三相点压力是最低的汽液两相平衡的饱和压力液两相平衡的饱和压力现在学习的是第6页,共39页7-2 水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程o定压下水蒸气的发生过程定压下水蒸气的发生过程n工业生产中所用的水蒸气,一般都是在定压下工业生产中所用的水蒸气,一般都是在定压下(如锅炉中)产生的。为了说明方便起见,假(如锅炉中)产生的。为了说明方便起见,假设定量(如设定量(如1kg)的水在气缸
5、内进行定压加热,)的水在气缸内进行定压加热,调节活塞上的砝码可改变水的压力。定压下水调节活塞上的砝码可改变水的压力。定压下水的发生过程可分的发生过程可分三个阶段三个阶段:定压预热过程、定压汽化过程、定压过热过程定压预热过程、定压汽化过程、定压过热过程现在学习的是第7页,共39页7-2 水蒸气的产生过程水蒸气的产生过程t tsv vv=vv=v v v v未饱和水未饱和水饱和水饱和水饱和湿蒸汽饱和湿蒸汽饱和干蒸汽饱和干蒸汽过热蒸汽过热蒸汽h hh=hh=hh h hs ss=ss=ss s s定压预热定压预热定压汽化定压汽化定压过热定压过热现在学习的是第8页,共39页o假定水开始处于某一压力假定
6、水开始处于某一压力p,温度为,温度为00的状态,在维持压的状态,在维持压力不变的条件下,随着外界的加热,水的体积稍有膨胀,力不变的条件下,随着外界的加热,水的体积稍有膨胀,比体积略有增加,水的熵因吸热而增大。比体积略有增加,水的熵因吸热而增大。o当水温升至对应压力当水温升至对应压力p的饱和温度的饱和温度t ts s时,若继续加热,水时,若继续加热,水就会沸腾而产生蒸气。此沸腾温度称为饱和温度就会沸腾而产生蒸气。此沸腾温度称为饱和温度t ts s。o处于饱和温度的水称为饱和水,对其除压力和温度外处于饱和温度的水称为饱和水,对其除压力和温度外的状态参数均加上一上角标的状态参数均加上一上角标“”,以
7、示和其它状态的,以示和其它状态的区别,如区别,如h、v和和s等。等。o低于饱和温度的水称为未饱和水(或过冷低于饱和温度的水称为未饱和水(或过冷水)。水)。1水的定压预热阶段水的定压预热阶段 现在学习的是第9页,共39页 1水的定压预热阶段水的定压预热阶段 o1kg 0的未饱和水加热到压力p下的饱和温度ts所需的热量称为液体热,用q表示。根据热力学第一定律有水的液体热随压力提高而增大水的液体热随压力提高而增大现在学习的是第10页,共39页o在维持压力不变的条件下,对饱和水继续加热,水开始沸腾发生相变而产生蒸汽。沸腾时温度保持不变,仍为饱和温度tso在这个水的液汽相变过程中,所经历的状态是液、汽两
8、相共存的状态,称为湿饱和蒸汽,简称为湿蒸汽。o随着加热过程的继续,水逐渐减少,蒸汽逐渐增加,直至水全部变为蒸汽,称为干饱和蒸汽或饱和蒸汽。o对干饱和蒸汽除压力和温度外的状态参数均加上一上角标“”,如v、h和s 2.饱和水的定压汽化阶段饱和水的定压汽化阶段现在学习的是第11页,共39页2.饱和水的定压汽化阶段饱和水的定压汽化阶段o由饱和水定压加热为干饱和蒸汽的过程,虽然压力、温度不变,比体积却随着蒸汽增多而增大,熵值也因吸热而增大,故这个过程在图p-v和图T-s上是水平线段。o该过程的吸热量称为汽化热,用r表示,则o此热量在T-s图上是1-1”下带阴影线的面积。现在学习的是第12页,共39页2.
9、饱和水的定压汽化阶段饱和水的定压汽化阶段o湿蒸汽是饱和水和饱和蒸汽的混合物。湿蒸汽是饱和水和饱和蒸汽的混合物。o干度指湿蒸汽中所含饱和水蒸气的质量分数干度指湿蒸汽中所含饱和水蒸气的质量分数o湿度指湿蒸气中所含饱和水的质量分数湿度指湿蒸气中所含饱和水的质量分数ox+y=1o饱和水:饱和水:x=0,y=1o饱和干蒸气:饱和干蒸气:x=1,y=0o湿蒸汽:湿蒸汽:0 x1,0yTTTc c的气体称为永久气体。的气体称为永久气体。现在学习的是第17页,共39页s水蒸气的压容图、温熵图和焓熵图水蒸气的压容图、温熵图和焓熵图A1A2CA1A2C7-3 水蒸气图表水蒸气图表现在学习的是第18页,共39页 连
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- 工程 热力学 第七 水蒸气 性质 蒸汽 动力 循环
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