《5.1实际气体5.2水蒸气的形成》.ppt

《热工学》 储建工程系 李凤名 TEL第五章 水蒸气的性质  及蒸汽动力循环 第一节　实际气体 第二节 水蒸汽的形成 第三节 水和水蒸汽的图表 第四节 水蒸汽的基本热力过程 第五节 蒸汽动力基本循环 第六节 实用蒸汽动力循环 前言 一、实际气体概念 （和理想气体相对） 1.为何要研究实际气体？ （1）常温常压某些气体可视为理想气体； 工程实际中的许多设备所应用工质（如汽轮机中水蒸气），在常温常压下不能作为理想气体处理。 （2）理想气体只是为研究实际气体而提出的一个概念。 2.具体研究内容 （1）首先研究实际气体的状态方程式：v=?1(p,T) （2）寻求气体的热力学函数关系式： u=?2(p,T) ，h=?3(p,T) （3）寻找气体比热关系：cp=?4(p,T)， cv=?5(p,T) （4）建立和验证实际气体状态方程式。 3.研究方法 （1）理论分析法 从物质内部微观结构出发，研究气体分子的运动以及分子间的相互作用，分析微观粒子的运动对气体宏观性质的影响，从而对气体定律做相应的修正。 优点：此法物理意义清楚，能概括地反映实际气体的全面特征，有一定的普遍意义。 不足：计算精度往往不高。 （2）实验研究法 以热力学微分方程式为工具，借助于实验装置，利用测定的一 系列状态参数值，来整理出实际气体的状态方程式和内能、焓、熵的关系式。 优点：方便准确，可利用易测量求取不可直接测定的参数。 不足：必须借助于热力学微分方程式。 第一节 实际气体 二、理想气体状态方程用于实际气体的偏差 1.理想气体与实际气体的差异 （1）实际气体分子间有作用力，分子有体积，非弹性的； 理想气体分子间无作用力，分子是一些弹性质点。 （2）理论上，当压力p→0、比容v →∞时，实际气体成为理想气体； （3）工程上，O2、N2、H2、空气、燃气等气体在较低压力、较高温度时，作为理想气体处理，偏差很小。 （4）压缩因子（z-p 图） 第一节 实际气体 综上所述： （1）理想气体状态方程应用于实际气体时会产生偏差 第一节 实际气体 （2）能不能把实际气体当作理想气体处理要考虑两点 第一点：气体的种类 第二点：气体所处的状态 （3）必须建立实际气体状态方程以进行精确计算。 三、实际气体状态方程（范德瓦尔方程） 1.范方程的导出 范德瓦尔从理想气体和实际气体间的差别出发，对理想气体方程进行了修正： （1）分子体积的存在，减少了分子运动的空间，则实际气体分子比理想气体分子更频繁撞击容器壁，使容器壁所受的压力增大： （2）分子间有相互作用力 在气体内部，每一个分子受到四周分子的吸引，相互作用抵消而处于力的平衡 器壁附近的分子，总是受到临近内部分子的吸引力，减小了分子撞击器壁的次数，使压力降低。引力的大小与外层和内部分子密度成正比。 修正为 1、汽化 各种物质由液态转变为蒸汽（气态）的现象或过程就是汽化。 如水变汽。物质汽化过程中要吸收大量的能量。 两种汽化形式： （1）液体表面的蒸发；随时可以进行。 （2）液体内部产生气泡的沸腾；达到一定温度才可进行。 3、饱和状态（汽化和液化现象分析） （3）饱和状态 前 言 为什么要研究H2O的定压过程呢？ 1.H2O在锅炉内的加热过程不是定压过程； 但由于H2O在液态时的焓值受压力影响极小，则可把其加热过程视为定压过程； 这样，研究定压过程也就有了实际意义。 2.对于任何工质，都要想法获得其有关参数。 从参数的角度看，采用定压或其它过程来讨论参数，都可以达到目的。 3.从实验手段来看，定压过程是非常容易实现的。 要讨论H2O的定压加热、汽化过程，不足为怪。 §7-2 H2O的定压加热、汽化过程 结论（要求掌握） （１）随压力升高，汽化过程缩短，所需的汽化潜热减少，而水的预热及蒸气过热过热所需热量增加，对于锅炉中受热面的安排有指导意义。 （２）当工质温度高于临界温度时，物质只能以气态形式存在，无论加多大压力也不能使之液化。为使气体液化，必须使其温度降至该气体的临界温度以下。 一些概念和术语 1.什么是汽化？吸热还是放热？ 3、什么是液化？吸热还是放热？ 水蒸气的定压生成过程 水蒸气的定压生成过程 未饱和水状态 饱和水状态 湿饱和蒸汽状态 干饱和蒸汽状态 过热蒸汽状态 过热阶段 水蒸气的定压生成过程 饱和水的汽化阶段 水的预热阶段