工程热力学-第六章水蒸气.ppt

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第六章,水和水蒸气的性质,水蒸气是实际气体的代表,水蒸气,在空气中含量极小，当作,理想气体,一般情况下，为,实际气体,，使用图表,18,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,目前仍是火力发电、核电、供暖、化工的工质,优点,:,便宜，易得，无毒，,膨胀性能好，传热性能好,本章主要内容,1.,实际工质的物性,3,.,水蒸气图表的结构和应用,4.,水蒸气热力过程,2.,水蒸气的产生过程,水蒸气,蒸气,蒸汽,6-1,纯物质的热力学面及相图,物质有三种聚集状态：,固态,、,液态,、,气态,热力学面：,以,p,v,T,表示的物质各种状态,的曲面,水,的三,态：,冰,、,水,、,蒸汽,水的热力学面,两相区,单相区,气,液,固,p,v,T,六个区：三个单相区、三个两相区,液,-,气,固,-,气,固,-,液,p,v,T,纯物质（水）的相变,液,汽 汽化（沸腾）凝结,固,液 融化（熔解）凝固,汽,固 凝华 升华,饱和线、三相线和临界点,p,v,四个线：三个饱和线、一个,三相线,饱和气线,三相线,饱和液线,饱和固线,T,临界点,一个点：,临界点,水的临界点,水的临界点状态,饱和液线与饱和气线的交点,气液两相共存的,p,max,T,max,等温线是鞍点,临界点,纯物质的,p,-,T,相图,p,p,T,T,液,液,气,气,固,固,水,一般物质,三相点,三相点,临界点,临界点,流体,流体,汽化线,汽化线,汽相和液相,锅,炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,过热器,因固相不流动，更关心汽液两相,6-2,汽化与饱和,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,),饱和状态：,汽化与凝结的动态平衡,汽化,:,由液态变成气态的物理过程,(,不涉及化学变化,),蒸发：,汽液表面上的汽化,饱和状态,饱和状态：汽化与凝结的动态平衡,饱和温度,T,s,饱和压力,p,s,一一对应,放掉一些水，,T,s,不变，,p,s,？,T,s,p,s,p,s,=1.01325bar,T,s,=100,青藏,p,s,=0.6bar,T,s,=85.95,高压锅,p,s,=1.6bar,T,s,=113.32,6-3,水蒸气的定压发生过程,t,t,s,v v,v=v,v=v,v v v,未饱和水,饱和水,湿饱和蒸汽,干饱和蒸汽,过热蒸汽,h h,h=h,h=h,h h h,s s,s=s,s=s,s s s,水预热,汽化,过热,水蒸气定压发生过程说明,(1),(2),熵在加热时增加,(3),理想气体,实际气体汽化时，,T,T,s,不变，但,h,增加,汽化潜热,(4),未饱和水,过冷度,过冷水,过热蒸汽,过热度,过热蒸汽,s,p-v,图，,T-s,图上的水蒸气定压加热过程,一点，二线，三区，五态,6-4,水和水蒸气状态参数及其图表,状态公理：,简单可压缩系统，两个独立变量,未饱和水及过热蒸汽，一般已知,p,、,T,即可,饱和水和干饱和蒸汽，只需确定,p,或,T,湿饱和蒸汽，,p,和,T,不,独立，汽液两相,水和水蒸气状态参数,确定的原则,1,、未饱和水及过热蒸汽,确定任意两个独立参数，如：,p,、,T,2,、饱和水和干饱和蒸汽,确定,p,或,T,3,、湿饱和蒸汽,除,p,或,T,外，其它参数包括比参数与两相比例有关,两相比例由,干度,x,确定,定义,干饱和蒸汽,饱和水,对,干度,x,的说明：,x=,0,饱和水,x=,1,干饱和蒸汽,0,x,1,在,过冷水,和,过热蒸汽,区域，,x,无意义,湿饱和蒸汽区状态参数,的确定,如果有,1,kg,湿蒸气，干度为,x,即有,x,kg,饱和蒸汽，,(1-x),kg,饱和水。,已知,p,或,T,(,h,v,s,h,v,s,),+,干度,x,h,v,s,水和水蒸气表,两类,2,、,未饱和水和过热蒸汽表,1,、,饱和水和干饱和蒸汽表,饱和水和饱和水蒸气表,（,按温度排列）,饱和水和饱和水蒸气表（按压力排列）,饱,和,参,数,未饱和水和过热蒸汽表（节录）,表的出处和零点的规定,原则上可任取零点，国际上统一规定。,但 原则上不为,0,，,对水,：,表依据,1963,年第六届国际水和水蒸气会议发表的国际骨架表编制，尽管,IFC,（,国际公式化委员会）,1967,和,1997,年先后发表了分段拟合的水和水蒸气热力性质公式，但工程上还主要依靠图表。,焓、内能、熵零点的规定：,水的,三相点,查表举例（,1,）,查表时先要确定在五态中的哪一态。,例,.1,已知：,p,=,1MPa,试确定,t,=,100,200,各处于哪个状态,各自,h,是多少？,t,s,(,p,),=,179.88,t,=,100,t,s,过热蒸汽,h,=,2827.5kJ/kg,查表举例（,2,）,已知,t,=,250,5kg,蒸汽占有,0.2m,3,容积,试问蒸,汽所处状态,?,h,=?,t,=,250,湿蒸汽状态,查表举例（,2,）,已知,t,=,250,5kg,蒸气占有,0.2m,3,容积,试问蒸,气所处状态,?,h,=?,t,=,250,湿蒸汽状态,查表举例（,3,）,已知,t,=,85,p,=,0.015MPa,试确定状态,?,h,=?,t,s,=,54.0,过热状态,p,=,0.015MPa,内插法,p,=,0.01MPa,t,=,85,p,=,0.02MPa,t,=,85,p,=,0.015MPa,t,=,85,蒸汽动力循环,锅,炉,汽轮机,发电机,给水泵,凝汽器,过热器,定压过程,等熵,过程,6-5,水蒸气的热力过程,任务：,确定初终态参数，,计算过程中的功和热,在,p,-,v,、,T,-,s,、,h,-,s,图上表示,热力过程：,p,s,T,v,焓熵结构示意图,h,s,C,p,x,=1,x,=0,p,C,p,T,焓熵简化图,注意与理想气体过程的区别,第一定律与第二定律表达式均成立,理想气体特有的性质和表达式不能用,准静态,可逆,水蒸气的定压过程,q,=,h,w,t,=0,3,4,2,p,v,1,例：,锅炉中，水从,30,，,4MPa,定压加热到,450,，,交换的热量,q,=,h,2,-h,1,t,s,(4MPa)=,250.33,锅炉、换热器,水蒸气的定压过程,例：,水从,30,，,4MPa,定压加热到,450,q,=,h,2,-h,1,2,T,s,h,s,2,h,1,=129.3 kJ/kg,h,2,=3330.7 kJ/kg,h,2,h,1,1,3,4,1,4,3,=3201.4kJ/kg,水蒸气的绝热过程,p,1,2,p,v,p,2,不可逆过程：,汽轮机、水泵,1,2,可逆过程：,s,1 2,1,2,q,=,0,水蒸气的绝热过程,汽轮机、水泵,q,=,0,2,1,2,T,s,不可逆过程：,可逆过程：,s,p,1,p,2,水蒸气的绝热过程,汽轮机、水泵,q,=,0,h,s,不可逆过程,可逆过程：,s,p,1,p,2,2,1,h,1,h,2,h,2,2,透平内效率,水蒸气的绝热过程举例,h,s,p,1,p,2,2,1,h,1,h,2,h,2,2,例：,汽轮机,求：,解：,由,t,1,、,p,1,查表,水蒸气的绝热过程举例,h,s,p,1,p,2,2,1,h,1,h,2,h,2,2,求：,由,p,2,查表,水蒸气的绝热过程举例,h,s,p,1,p,2,2,1,h,1,h,2,h,2,2,求：,水蒸气的定温过程,p,v,实际设备中很少见,T,C,T,c,T,远离饱和线，接近于,理想气体,水蒸气的定温过程,1,2,T,s,h,s,1,2,2,理想气体,可逆过程：,1,2,5,、,注意与理想气体比较，哪些公式可用、,哪些不能用,第六章,小 结,1,、,熟悉,p,T,相图,2,、,熟悉,1,点,2,线,3,区,5,态,3,、,会查图表,4,、,基本热力过程在,p,-,v,、,T,-,s,、,h,-,s,图上的表,示，会计算,q,、,w,t,第六章 完,