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文檔簡介
第八章水蒸汽的性質(zhì)
中南大學(xué)航空航天學(xué)院水和水蒸氣是實(shí)際氣體的代表水蒸氣在空氣中含量極小,當(dāng)作理想氣體一般情況下,為實(shí)際氣體,使用圖表18世紀(jì),蒸氣機(jī)的發(fā)明,是唯一工質(zhì)直到內(nèi)燃機(jī)發(fā)明,才有燃?xì)夤べ|(zhì)目前仍是火力發(fā)電、核電、供暖、化工的工質(zhì)優(yōu)點(diǎn):便宜,易得,無毒,膨脹性能好,傳熱性能好是其它實(shí)際氣體的代表本章主要內(nèi)容1.實(shí)際工質(zhì)的物性3.水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用4.水蒸氣熱力過程2.水蒸氣的產(chǎn)生過程水蒸氣蒸氣蒸汽SteamVapor§
8.1純物質(zhì)的熱力學(xué)面及相圖物質(zhì)三種聚集狀態(tài):固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)熱力學(xué)面:以p,v,T表示的物質(zhì)各種狀態(tài)的曲面水的三態(tài):冰、水、蒸汽Puresubstance
Solid
Liquid
Gas
Ice
Water
Steam
水的熱力學(xué)面兩相區(qū)單相區(qū)氣液固六個(gè)區(qū):三個(gè)單相區(qū)、三個(gè)兩相區(qū)液--氣固--氣固--液飽和線、三相線和臨界點(diǎn)pv四個(gè)線:三個(gè)飽和線、一個(gè)三相線飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點(diǎn)一個(gè)點(diǎn):臨界點(diǎn)SaturationlineTripleline臨界點(diǎn)Criticalpoint水的臨界點(diǎn)狀態(tài)飽和液線與飽和氣線的交點(diǎn)氣液兩相共存的pmax,Tmax等溫線是鞍點(diǎn)臨界點(diǎn)純物質(zhì)的p-T相圖ppTT液液氣氣固固水一般物質(zhì)三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體升華線升華線凝固線凝固線汽化線汽化線
思考題沒有。t>374.16℃有3.有沒有500oC的水?1.溜冰冰刀2.北方冬天晾在外邊的衣服,是否經(jīng)過液相4.有沒有-3℃
的蒸汽?5.一密閉容器內(nèi)有水的汽液混合物,對其加熱,是否一定能變成蒸汽?純物質(zhì)的p-T相圖ppTT液液氣氣固固水一般物質(zhì)三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體飽和線、三相線和臨界點(diǎn)pv飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點(diǎn)§8.2汽化與飽和沸騰:表面和液體內(nèi)部同時(shí)發(fā)生的汽化(氣體和液體均處在飽和狀態(tài)下)汽化:
由液態(tài)變成氣態(tài)的物理過程
(不涉及化學(xué)變化)蒸發(fā):汽液表面上的汽化BoilVaporization飽和狀態(tài)Saturationstate飽和狀態(tài):汽化與凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡飽和溫度Ts飽和壓力ps一一對應(yīng)放掉一些水,Ts不變,ps?Tspsps=1.01325barTs=100℃青藏ps=0.6barTs=85.95℃高壓鍋ps=1.6barTs=113.32℃SaturationtemperatureSaturationpressure純物質(zhì)的p-T相圖ppTT液液氣氣固固水一般物質(zhì)三相點(diǎn)三相點(diǎn)臨界點(diǎn)臨界點(diǎn)流體流體汽化線汽化線§8.3水蒸氣的定壓發(fā)生過程t<tst=tst=tst=tst>tsv<v’v=v’v=v’’v’<v<v’’v>v’’未飽和水飽和水飽和濕蒸汽飽和干蒸汽過熱蒸汽h<h’h=h’h=h’’h’<h<h’’h>h’’s<s’s=s’s=s’’s’<s<s’’s>s’’水預(yù)熱汽化過熱水蒸氣定壓發(fā)生過程說明(1)(2)(3)理想氣體實(shí)際氣體汽化時(shí),T=Ts不變,但h增加汽化潛熱(4)未飽和水過冷度過冷水過熱蒸汽過熱度只有熵加熱時(shí)永遠(yuǎn)增加sp-v圖,T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程一點(diǎn),二線,三區(qū),五態(tài)等壓線上飽和態(tài)參數(shù)ptsv’(m3/kg)v’’s’s’’kJ/(kg.K)0.0061120.010.00100022206.1750.09.15621.099.630.00104341.69461.30277.36085.0151.850.00109280.374811.86046.821550.0263.920.00128580.039412.92095.9712221.29374.150.003260.003264.4294.429(bar)(℃)bdbd定壓加熱線與飽和液線相近的說明當(dāng)忽略液體cp變化,不同的p,液體近似不可壓,v不變對每個(gè)不變的T§8.4水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)及其圖表狀態(tài)公理:簡單可壓縮系統(tǒng),兩個(gè)獨(dú)立變量未飽和水及過熱蒸汽,一般已知p、T即可飽和水和干飽和蒸汽,只需確定p或T濕飽和蒸汽,p和T不獨(dú)立,汽液兩相1875年,吉布斯提出了吉布斯相律吉布斯相律Gibbsphaserule無化學(xué)反應(yīng)時(shí),熱力系獨(dú)立參數(shù)數(shù)目為獨(dú)立強(qiáng)度參數(shù)數(shù)組元數(shù)相數(shù)對于水單元系單相2個(gè)(p和T)兩相1個(gè)(p或T)三相0個(gè)(p和T定值)四相不可能水和水蒸氣狀態(tài)參數(shù)確定的原則1、未飽和水及過熱蒸汽確定任意兩個(gè)獨(dú)立參數(shù),如:p、T2、飽和水和干飽和蒸汽確定p或T3、濕飽和蒸汽除p或T外,其它參數(shù)與兩相比例有關(guān)兩相比例由干度x確定定義干飽和蒸汽飽和水對干度x的說明:x=0飽和水x=1干飽和蒸汽0
≤x
≤1在過冷水和過熱蒸汽區(qū)域,x無意義Quality濕飽和蒸汽區(qū)狀態(tài)參數(shù)的確定
如果有1kg濕蒸氣,干度為x,即有xkg飽和蒸汽,(1-x)kg飽和水。已知p或T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度xh,v,s飽和水和飽和水蒸氣表(按溫度排列)飽和水和飽和水蒸氣表(按壓力排列)飽和參數(shù)未飽和水和過熱蒸汽表(節(jié)錄)表的出處和零點(diǎn)的規(guī)定原則上可任取零點(diǎn),國際上統(tǒng)一規(guī)定。但原則上不為0,對水:
表依據(jù)1963年第六屆國際水和水蒸氣會(huì)議發(fā)表的國際骨架表編制,盡管IFC(國際公式化委員會(huì))1967和1997年先后發(fā)表了分段擬合的水和水蒸氣熱力性質(zhì)公式,但工程上還主要依靠圖表。焓、內(nèi)能、熵零點(diǎn)的規(guī)定:水的三相點(diǎn)查表舉例(1)查表時(shí)先要確定在五態(tài)中的哪一態(tài)。例.1
已知:p=1MPa,試確定t=100℃,200℃
各處于哪個(gè)狀態(tài),各自h是多少?ts(p)=179.88℃t=100℃<
ts,未飽和水h=419.7kJ/kgt=200℃>
ts,過熱蒸汽h=2827.5kJ/kg如何在圖上表示功和熱p-v圖(示功圖):面積代表功能否用線段表示熱和功T-s圖(示熱圖):面積代表熱蒸汽動(dòng)力循環(huán)鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)給水泵凝汽器過熱器定壓過程等熵過程焓熵圖的畫法(1)1、零點(diǎn):h=0,s=0;2、飽和汽線(上界線)、飽和液線(下界線)3、等壓線群:p兩相區(qū)pT=Const斜直線單相區(qū)sT向上翹的發(fā)散的形線C點(diǎn)為分界點(diǎn),不在極值點(diǎn)上焓熵圖Enthalpy-entropydiagramhsCpx=1x=0pCMollierdiagram焓熵圖的畫法(2)氣相區(qū):離飽和態(tài)越遠(yuǎn),越接近于
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