六水蒸气和热力过程.ppt

重点内容 ①了解实际气体热力性质的基本特点；尤其是与理想气体的区别所在； ②熟练应用水蒸汽表确定水蒸汽的热力性质。 第六章 水蒸汽热力性质和热力过程 水蒸汽在工程应用中，常处于离液态不远的状态，是一种实际气体。 本章将以水蒸汽为例，说明实际气体热力性质的基本特点和确定方法、参数计算以及基本热力过程分析的基本方法。 §１ 基本概念 一.范德瓦尔方程式 二.实际气体与理想气体区别 一.范德瓦尔方程式 1.范德瓦尔方程式 （p＋ａ／ｖ2）（ｖ－ｂ）＝ＲＴ 其中ａ修正分子间作用力，ｂ修正分子占有的体积。 ⑴分子占有体积的修正： 分子占有体积使分子自由运动空间减少，即为（v-b); ⑵分子间作用力的修正： 分子间作用力使压力减少，其减少量与气体分子数成正比，即与气体密度成正比: p１＝ａρ2＝ａ／ｖ2。 二实际气体与理想气体的区别 理想气体无论如何压缩，均不会有相变过程，而实际气体必然存在相变过程。 §２?? 水蒸汽的定压发生过程 一.水蒸汽的ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ图 二.水蒸汽的定压发生过程 一.水蒸汽的ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ图 １一点、两线、三区、五态 一点：临界状态（Critical?State） 　　处于临界状态时饱和液体和干饱和蒸汽不分而处于同一状态，并有确定的状态参数值。 两线：饱和液体线、干饱和蒸汽线 　　饱和水线随着压力或温度的升高，比容增大。这是因为水受热膨胀的影响大于因压力升高被压缩的影响。 干饱和蒸汽线随着压力或温度的升高，比容减小。这是因为水蒸汽受热膨胀的影响小于因压力升高被压缩的影响。 三区：未饱和液体区、饱和湿蒸汽区、过热蒸汽区 　　其中饱和湿蒸汽区随着压力的升高，该区域减小，即汽化或凝结过程将缩短。 五态：未饱和液体、饱和液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽 　　其中同为饱和状态的三个状态（饱和液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽）具有相同的压力和温度。 ２饱和状态的确定 饱和液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽均为饱和状态，具有相同的压力和温度，所以汽化或液化过程为定压定温过程，区分三者的状态只靠温度和压力是不够的，需要另外一个状态参数如焓、熵、比容等，但常用的是干度ｘ。 干度x=mv/m。显然x=0为饱和液体；x=1为干饱和蒸汽，而0x1为湿饱和蒸汽。对于非饱和状态如未饱和液体和过热蒸汽干度ｘ没有物理意义。 注意 以上是以水为例得到的一些结论，对于其它工质，如氨、氟利昂、汞等，亦可获得类似的结果，但其临界参数值、饱和蒸汽压曲线，以及ｐ－ｖ图和Ｔ－ｓ图上各曲线的斜率等均与水不同。 对于理想气体不可能存在相变过程。 二.水蒸汽的定压发生过程 对未饱和水在某一确定的压力下加热，直至产生过热蒸汽的过程。包括以下三个过程。 １未饱和水的预热过程 需要吸热，p不变，v增加，t增大(tts)；u，h，s增大；直至为饱和水为止，参数为ts，v’，u’，h’，s’。 ２饱和水的汽化过程 吸热量为汽化潜热。p不变，ｖ增加，ｔ不变（ｔ＝ｔs）；ｕ，ｈ，ｓ增大；直至为干饱和蒸汽为止，参数为ｔs，v ，ｕ，ｈ，ｓ。 ３干饱和蒸汽的过热过程 需要吸热．p不变，ｖ增加，ｔ增大（ｔ＞ｔs）；ｕ，ｈ，ｓ增大． §6-３ ? 水蒸汽图表 一.水蒸汽表 二.水蒸汽ｈ－ｓ图 对于理想气体，其热力性质由状态方程式来确定．但对于实际气体，由于状态方程式很复杂，且不易确定，所以工程上常用性质表或图来确定其热力性质． 一.水蒸汽表 １表的构成 ⑴按温度排列的饱和水与饱和蒸汽表(P253) ⑵按压力排列的饱和水与饱和蒸汽表(P255) ⑶未饱和水与过热蒸汽表(P257) 注意： (A)零点的规定 t0=0.01℃，p0=0.6112kPa，v0=03/kg时，u0‘=０，s0’=０，h0‘=u0’+p0‘v0’=0.000611≈0 表中给出的ｈ，ｓ值是相对值，即 ｈ＝△ｈ＝ｈ－ｈ0，ｓ＝△ｓ＝ｓ－ｓ0 (B)饱和状态性质的确定 水蒸汽表仅给出了饱和水及干饱和蒸汽的数据。 由于因为ｖ，ｕ，ｈ，ｓ均是广延性参数，因此，干饱和蒸汽的性质可以采用下列方法确定，。 其中若压力不太大，而干度不太小，因ｖ数值极小，可认为ｖ＝０，即 ２使用方法 利用水蒸汽表确定水蒸汽热力性质必须: 首先利用饱和水和饱和水蒸汽表判断水（或蒸汽）处于哪一区（三区之一）。 然后利用相应的水蒸汽表确定。 例题１ 确定ｔ=263℃时水的饱和压力ps。 〔解〕显然属于饱和状态，可利用按温度排列的饱和表 ｔ＝260℃时ps＝4.6940ＭＰａ ｔ＝270℃时ps＝5.5051ＭＰａ ∴ｔ＝263℃时 ps=4.694+(263-260)/(270-260)*(5.501-4.69