3.2.1水蒸汽的定压生产过程.ppt

热工学基础 第一部分 单元3 水蒸汽 单元3 水蒸汽 单元3 水蒸汽 单元3 水蒸汽 【知识点】 饱和状态，水蒸气的生产过程，水蒸气的p-v图和T-s图，水蒸气表，水蒸气的h-s图，水蒸气的基本热力过程。 【能力目标】 掌握：饱和状态、饱和压力、饱和温度、干度等基本概念。 理解：水蒸气的定压发生过程及其在p-v图和T-s图上的区域划分及特征。 熟悉：水蒸气表和水蒸气h-s图的使用方法。 应用：能应用水蒸气h-s图表熟练进行水蒸气热力过程的分析和计算。 单元3 水蒸汽 工程中常用水蒸气作为工质，如热电厂以水蒸气作为工质完成能量的转换，供热工程中以水蒸气作为热源加热供热管网中的循环水，空调工程中用水蒸气对空气进行加湿和加热处理等。 热力工程中应用的水蒸气一般都是在蒸汽锅炉中对水定压加热而产生的，这种蒸汽离液态较近，其性质较为复杂，不能把它当作理想气体处理。工程计算中可直接查取为工程计算编制的蒸汽热力性质图表，来解决有关水蒸气的计算问题。 此外，在制冷系统中，还要用到氨或氟利昂等蒸气，其热力性质与水蒸气的性质基本相同，仅是物态变化时的参数不同而已。因此，充分掌握水蒸气的性质，将有助于我们了解其他蒸气共同具有的特性。 3.1 水蒸汽的基本概念 汽化物质由液态变为气态的过程称为汽化。汽化有蒸发和沸腾两种形式。 蒸发 在液体表面进行的缓慢的汽化现象称为蒸发。它是液体表面附近动能较大的分子克服周围液体分子的引力而逸出液面的现象。蒸发可在任何温度下发生，液体的温度越高，蒸发表面积越大，液面上蒸汽的分子数量越少，气流的流速越快时，蒸发就越快。 空调系统中的冷却塔，就可以通过增加蒸发表面积、利用风机的强制通风提高蒸发气流的流速等措施来提高蒸发速度，从而提高冷却塔的工作效率。 3.1 水蒸汽的基本概念 沸腾 在液体内部和表面同时进行的剧烈的汽化现象，称为沸腾。沸腾可以在敞开的容器内进行，也可以在密闭的容器内进行，工业上涉及的液体汽化大多都是沸腾，而且沸腾大多是在密闭的容器内进行的。 液体沸腾时的温度称为沸点（或饱和温度），用ts表示。在临界温度以下，沸腾可在压力不变的情况下加热实现，也可在温度不变的情况下降低压力来实现。 3.1 水蒸汽的基本概念 物质由气态变为液态的过程称为凝结（液化）。凝结与汽化是物质相态变化的两种相反过程，实际上，在密闭容器内进行的汽化过程，总是伴随着液化过程同时进行的。 3.1 水蒸汽的基本概念 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 水蒸汽的基本概念 3.2 水蒸汽的定压生产过程 工程上所用的水蒸气是在锅炉内定压加热产生的。其产生过程可通过图3.1来说明。假定将1 kg温度为t0（t0＜ts）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 水蒸汽的定压生产过程 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。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 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 水蒸汽的定压生产过程