cp
cT
cT
A
B
C
A
C
B
cTT?
cTT ?
cpp ?
cpp ?
3a
3b
3d
3e
3c
3a 3b 3d 3e3c
2c2a 2b 2d 2e
2c
2a
2b
2d
2e
1c1a 1b 1d 1e 1c
1a
1b
1d
1e
T
s
p-v图,T-s图上的水蒸气定压加热过程
p
v
cp
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
1875年,吉布斯提出了 吉布斯相律
吉布斯相律 Gibbs phase rule
无化学反应时,热力系独立参数数目为
2Kf? ? ? ?
独立强度参数数 组元数 相数
对于水 1K ? 单元系
单相 1f ? 2? ? 2个( p和 T)
两相 2f ? 1? ? 1个( p或 T)
三相 3f ? 0? ? 0个( p和 T定值)
四相 4f ? 0? ? 不可能
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,其它参数与两相比例有关
两相比例由 干度 x确定
定义
干饱和蒸汽
f
mx
mm
?
?
v
v
干饱和蒸汽质量 =
湿饱和蒸汽质量
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
Quality
湿饱和蒸汽区状态参数 的确定
如果有 1kg湿蒸气,干度为 x,即有
xkg饱和蒸汽,(1-x)kg饱和水。
'" )1( yxxyy ???
'"
'"
'"
)1(
)1(
)1(
sxxss
vxxvv
hxxhh
???
???
???
'
"'
yyx
yy
??
?
已知 p或 T(h’,v’,s’,h’’,v’’,s’’)+干度 x
h,v,s
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)
o/Ct KT/ /p M Pa kgmv //' 3 kgmv /" 3 kgkJh /' kgkJh /" )( //' KkgkJs ? )( //" KkgkJs ?
01.0
100
200
300
16.273 000611.0 0 0 1 0 0 0 2 2.0 175.206 0.2501000614.0 0000.0 1562.9
15.373 101325.0 0 0 1 0 4 3 7.0 6738.1 3.267606.419 3069.1 3564.7
15.473 5551.1 0011565.0 4.82512714.0 4.2791 3307.2 4289.6
15.573 5917.8 0014041.0 02162.0 4.1345 4.2748 2559.3 7038.5
kgmv //' 3 kgmv /" 3 kgkJh /' kgkJh /" )( //' KkgkJs ? )( //" KkgkJs ?o/Ct
982.6
63.99
88.179
96.310
5.2484 0010001.0 208.129 8.251333.29 1060.0
2.2258 0 0 1 0 4 3 4.0 6946.1 7.267551.417 3027.1
4.2014 0011274.0 6.76219430.0 0.2777
8.1315
/p M Pa
001.0
1.0
0.1
10 0014526.0 01800.0 6.1408 4.2724
9756.8
3608.7
1382.2 5847.6
3616.3 6143.5
kgkJr /




p 0,0 1M P a 0,0 2 M P a
83.45?st
1 50 5.86 49 3.0
4.2 58 484.1 91
6 76.140 01 0 10 2.0
'
'
'
??
??
??
"
"
"
s s
h h
v v
09.60?st
9 09 2.78 32 1.0
6.2 60 946.2 51
6 51 5.70 01 0 17 2.0
'
'
'
??
??
??
"
"
"
s s
h h
v v
t v h s v h s
未饱和水和过热蒸汽表(节录)
0
40
80
60
0010002.0 0.0 0001.0? 0010002.0 0.0 0001.0?
5.1670010078.0 4.167 5729.0 0010078.0 5721.0
8310.01.2510010171.01752.83.261134.15
27.16 3.2649 3437.8 119.8 8.2647 0205.8
4.2724052.95479.84.272512.18 2261.8120
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:pvuh ??
3m6 1 1, 2 0, 0 0 1 0 0 0 2 2p P a v
kg??
00 0 0 6.06.0 ????? kgkJkgJpvuh
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:
0 s0u T ??? 16.2 7 3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?
ts(p)=179.88℃
t=100℃ < ts,未饱和水 h=419.7kJ/kg
t=200℃ > ts,过热蒸汽 h=2827.5kJ/kg
查表举例( 2)
已知 t=250℃,5kg 蒸汽占有 0.2m3容积,试问蒸
汽所处状态? h=?
30,2 m0,0 4
kg5v ??
kgmv
30 0 1 2 5 3.0' ?t=250℃,
kgmv
30 5 0 0 2.0" ?
' 0,0 4 0,0 0 1 2 5 1 3 0,7 9 5
" ' 0,0 5 0 0 2 0,0 0 1 2 5 1 3
vvx
vv
??? ? ?
' ''v v v?? 湿蒸汽状态
查表举例( 2)
已知 t=250℃,5kg 蒸气占有 0.2m3容积,试问蒸
气所处状态? h=?
t=250℃,
0,7 9 5x ?湿蒸汽状态
k J k J' 1 0 8 5, 8 " 2 7 9 9, 5k g k ghh??
kJ " ( 1 ) ' 2 4 4 8, 2 kgh x h x h? ? ? ?
查表举例( 3)
在一刚性容器内充满 p=0.1MPa,t=20℃ 的
水。由于 太阳照射,使其温度升为 40℃,求容器
承受的压力。
p=0.1MPa
t=20℃ 3m 0, 0 0 1 0 0 1 8 kgv ?
t=40℃
1 4, 0 M P ap ?
等容过程
储液罐很危险,
不能装满。
查表举例( 4)
已知 t=85℃,p=0.015MPa,试确定状态? h=?
ts=54.0℃,过热状态
80
90 80
8 5 8 0
9 0 8 0
hh
hh
? ??
??
p=0.015MPa
内插法
p=0.01MPa
t=85℃ 0, 0 1 kJ 2 6 5 8, 8 kgh ?
80
90 80
8 5 8 0
9 0 8 0
hh
hh
? ??
??
p=0.02MPa
t=85℃ 0, 0 2 kJ 2 6 5 7, 4 kgh ?
0.01
0, 0 2 0, 0 1
0,0 1 5 0,0 1
0,0 2 0,0 1
hh
hh
? ??
??
p=0.015MPa
t=85℃ kJ 2 6 5 8, 1 kgh ?




p aMP01.0 aMP02.0
83.45?st
1 50 5.86 49 3.0
4.2 58 484.1 91
6 76.140 01 0 10 2.0
'
'
'
??
??
??
"
"
"
s s
h h
v v
09.60?st
9 09 2.78 32 1.0
6.2 60 946.2 51
6 51 5.70 01 0 17 2.0
'
'
'
??
??
??
"
"
"
s s
h h
v v
t v h s v h s
未饱和水和过热蒸汽表 (注意下划线)
0
40
80
60
0010002.0 0.0 0001.0? 0010002.0 0.0 0001.0?
5.1670010078.0 4.167 5729.0 0010078.0 5721.0
8310.01.2510010171.01752.83.261134.15
27.16 3.2649 3437.8 119.8 8.2647 0205.8
4.2724052.95479.84.272512.18 2261.8120
如何在图上表示功和热
p-v图 ( 示功图 ):面积代表功
能否用线段表示热和功
T-s图 ( 示热图 ):面积代表热
蒸汽动力循环


汽轮机
发电机
给水泵



过热器
定压过程
等熵过程
tq h w h? ? ? ? ?
twh? ??
0s??
焓熵图的画法 (1)
1,零点,h=0,s=0;
2,饱和汽线 ( 上界线 )、饱和液线( 下 界线 )
q T d s d h v d p? ? ? ?
p
0h T
s
??? ??
?????
C
C
p
0h T
s
??? ??
?????
3,等压线群,p
两相区 p T=Const 斜直线
单相区 s T
向上翘的发散的形线
C点为分界点,不在极值点上
焓 熵 图 Enthalpy-entropy diagram
h
s
C
pC
Mollier diagram
焓熵图的画法 (2)
气相区:离饱和态越远,越接近于理想气体
两相区,T,p一一对应,T 线即 p 线
在 x=0,x=1之间,从 C点出发的等分线
同理想气体一样,v 线比 p 线陡
4,定温线 T
5,等容线 v
6,等干度线 x
焓 熵 图 Enthalpy-entropy diagram
h
s
C
T
x
§ 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
Thermal Process of Steam
注意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
tq d h w????
q d u w???? 准静态 w p d v? ?
tw v d p? ??
可逆 q T d s? ?
is o 0ds ?
p v R T?
()u f T?
()h f T?
22
p
11
l n l nTps c R
Tp
? ? ?
pvc c R??
p 1
kcR
k
?
?
v
1
1
cR
k
?
?
水蒸气的定压 (Isobaric)过程
q = ?h
wt = 0
3
4
2
p
v
1
q h v d p? ? ? ?
例,锅炉中,水从 30℃,
4MPa,定压加热到 450℃
q = h2-h1
ts(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 = h2-h1
2
T
s
h
s
2
h1 = 129.3 kJ/kg h2 = 3330.7 kJ/kg
h2
h1
1
3 4
1 43
=3201.4kJ/kg
水蒸气的绝热 (Isentropic)过程
p1
2’
p
v
p2 不可逆过程:
汽轮机、水泵
1
2
可逆过程,s
1 2
1 2’
q = 0
t 1 2w h h h? ? ? ? ?
水蒸气的绝热过程
汽轮机、水泵 q = 0
t 1 2w h h??
2’
1
2
T
s
不可逆过程:
可逆过程,s
t 1 2 'w h h??
p1
p2
水蒸气的绝热过程
汽轮机、水泵 q = 0
t 1 2w h h??h
s
不可逆过程
可逆过程,s
t 1 2 'w h h??
p1
p2 2
1h
1
h2
h2’
2’
透平内效率
1 2 '
oi
12
hh
hh
? ??
?
水蒸气的绝热过程举例
h
s
p1
p2 2
1h
1
h2
h2’
2’
例,汽轮机 1 4 M P ap ? o
1 4 5 0 Ct ?
2 0, 0 0 5 M P ap ?
0,9oi? ?
求,'
tw 2'h 2'x
1 3 3 3 0, 7 k J / k gh ?
1 6, 9 3 7 9 k J / k g, Ks ?
解,由 t1,p1查表
21ss?
水蒸气的绝热过程举例
h
s
p1
p2 2
1h
1
h2
h2’
2’
4M Pa o45 0 C
0,0 0 5 M P a
求,'
tw 2'h 2'x
21 6, 9 3 7 9 k J / k g, Kss??
由 p2查表
'
2 1 3 7, 7 7 k J /k gh ?
''
2 2 5 6 1, 2 k J / k gh ?
'
2 0, 4 7 6 2 k J /k g, Ks ?
''
2 8, 3 9 5 2 k J /k g, Ks ?
'
22
2 '' '
22
0, 8 1 6 0ssx
ss
???
?
水蒸气的绝热过程举例
h
s
p1
p2 2
1h
1
h2
h2’
2’
4M Pa o45 0 C
0,0 0 5 M P a
求,'
tw 2'h 2'x ? ?' ' '2 2 2 2 21 2 1 1 5, 3 k J / k gh x h x h? ? ? ?
2 0, 8 1 6 0x ? '
1 2 '
12
t
oi
t
whh
h h w
? ???
?
? ?' 12 1 0 9 3, 9k J / k gt o iw h h ?? ? ?
'
2 ' 1 2 2 3 6, 8 k J / k gth h w? ? ?
'
2 ' 2
2' '' '
22
0, 8 6 6hhx
hh
???
?
水蒸气的定温 (Isothermal)过程
p
v
实际设备中很少见
TC
Tc
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
测量干度原理
绝热节流
可逆过程:
q Td s T s? ? ??
tw q h? ? ?
12’
水蒸气的定容 (Isochoric)过程
实际设备中不常见
1
2
p
v
水蒸气的定容过程
1
T
s
h
s
p T2
1
2
v pv
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 Summary
1,熟悉 pT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,wt
第六章 完
End of Chapter Six