第7章 水蒸氣
本章基本要求：
水蒸氣的產(chǎn)生過程、水蒸氣狀態(tài)參數(shù)的確定、水蒸氣圖表的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用、以及水蒸氣在熱力過程中功量和熱量的計(jì)算。
本章重點(diǎn)：
工業(yè)上水蒸氣的定壓生成過程，學(xué)會(huì)使用水蒸氣熱力學(xué)性質(zhì)的圖表，并能熟練的運(yùn)用于各種熱力過程的計(jì)算。
注意：水蒸氣是由液態(tài)水經(jīng)汽化而來的一種氣體，離液態(tài)較近，不是理想氣體，是實(shí)際氣體，只能通過查熱力學(xué)性質(zhì)圖表進(jìn)行各種熱力過程的計(jì)算。
7．1 水的相變及相圖
自然界中聚集態(tài)：固相、液相和氣相。
下面以水為例：
融解過程：在一定壓力下，固態(tài)冰--液態(tài)水（融點(diǎn)溫度），
汽化過程：水—汽（沸點(diǎn)溫度）
AB--融點(diǎn)與壓力關(guān)系，為融解曲線。
A點(diǎn)固、液、汽三態(tài)共存的狀態(tài)，為三相態(tài)，三相點(diǎn)。
例如： 水Pa =611.2Pa K=0.01℃
升華過程：低于三相點(diǎn)，冰--汽，反之為凝華。
AD--升華曲線。AC和AD稱為相平衡曲線。在曲線上兩相平衡共存,曲線劃分成的三區(qū)
飽和狀態(tài)：汽化和凝結(jié)的動(dòng)態(tài)平衡狀況
飽和壓力與飽和溫度關(guān)系： 。
第2節(jié) 水蒸汽的定壓發(fā)生過程
一、工業(yè)上水蒸氣的形成
取定量0.01 的純水，
1．定壓預(yù)熱過程
2．飽和水定壓汽化過程
汽化潛熱：1kg飽和液體加熱成同溫度下的干飽和蒸汽所需熱量。
干度：濕蒸汽中含干蒸汽的質(zhì)量占濕蒸汽的總質(zhì)量的百分比
x=干蒸汽質(zhì)量/濕蒸汽總質(zhì)量
3．干飽和蒸汽定壓過熱過程
過熱度：溫度超過對(duì)應(yīng)壓力下的飽和溫度。
二、水蒸汽的p-v T-s圖
水蒸汽定壓形成特點(diǎn)：
一點(diǎn)：臨界點(diǎn)C
兩線：飽和液體線、飽和蒸汽線
三區(qū)：未飽和液體區(qū)、濕飽和蒸汽區(qū)、過熱蒸汽區(qū)
五種狀態(tài)：未飽和水狀態(tài)、飽和水狀態(tài)、濕飽和蒸汽狀態(tài)、干飽和蒸汽狀態(tài)和過熱蒸汽狀態(tài)。
7.3 水蒸氣表和焓一熵(h-s)圖
在工程計(jì)算中,水和水蒸氣的狀態(tài)參數(shù)可根據(jù)水蒸氣表和圖查得。
一、水蒸氣參數(shù)的計(jì)算
零點(diǎn)的規(guī)定
1963年 第六屆國際水蒸氣會(huì)議的決定，以水物質(zhì)在三相平衡共存狀態(tài)下的飽和水作為基準(zhǔn)點(diǎn)。規(guī)定在三相態(tài)時(shí)飽和水的內(nèi)能和熵為零。
液體熱的計(jì)算：未飽和水加熱到飽和水，所加的熱量為液體熱
采用公式計(jì)算了解。
二、水蒸汽表
有三種：
1、 按溫度排列的飽和水與飽和水蒸氣表
2、 按壓力排列的飽和水與飽和水蒸氣表
3、 按壓力和溫度排列的未飽和水與過熱蒸汽表。附表1、附表2和附表3。
三、水蒸氣的焓--熵(h-s)圖
水蒸氣表的數(shù)據(jù)是不連續(xù)的，在求間隔中的狀態(tài)參數(shù)時(shí)，需用內(nèi)插法。
根據(jù)水蒸氣各參數(shù)間的關(guān)系及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)制成圖線，稱為水蒸氣線圖。
7.4 水蒸汽的基本熱力過程
基本熱力過程：定容、定壓、定溫、絕熱 四種
分析蒸汽熱力過程的一般步驟為：
1.用蒸汽圖表由初態(tài)的兩個(gè)已知參數(shù)求其它參數(shù)。
2.根據(jù)題示的過程性質(zhì)，如壓力不變、容積不變、溫度不變和絕熱，加上另一個(gè)終態(tài)參數(shù)即可在圖上確定進(jìn)行的方向和終態(tài),并讀得終態(tài)參數(shù)。
3.根據(jù)已求得的初、終態(tài)參數(shù)，應(yīng)用熱力學(xué)第一和第二定律等基本方程計(jì)算過程量。
本章難點(diǎn)
1．水蒸汽是實(shí)際氣體，前面章節(jié)中適用于理想氣體的計(jì)算公式，對(duì)于水蒸汽不能適用，水蒸汽狀態(tài)參數(shù)的計(jì)算，只能使用水蒸汽圖表和水蒸汽h-s圖。
2．理想氣體的內(nèi)能、焓只是溫度的函數(shù),而實(shí)際氣體的內(nèi)能、焓則和溫度及壓力都有關(guān)。
3．查水蒸汽h-s圖，要注意各熱力學(xué)狀態(tài)參數(shù)的單位。
思考題：
1．物質(zhì)的臨界狀態(tài)究竟是怎樣一種狀態(tài)?
2．水的定壓產(chǎn)生過程可分為哪幾個(gè)階段，經(jīng)歷哪幾種狀態(tài)，寫出它們的名稱。
3．對(duì)水蒸汽的熱力過程和理想氣體熱力過程 ，在分析方法上有何異同之處。
4．試用水蒸汽的熱力性質(zhì)說明冰刀滑冰的機(jī)理。
5．理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，而實(shí)際的內(nèi)能則與T、v有關(guān)，試計(jì)算任意兩個(gè)溫度相同而比容不同的狀態(tài)下蒸氣的內(nèi)能，從而驗(yàn)證上述結(jié)論。（取過熱蒸氣參數(shù)）。
6．飽和水蒸氣的焓值是否隨壓力和溫度的升高而不斷增大？過熱蒸氣的焓值呢？
作業(yè)：7-4、7-6、7-7、7-9、7-10、7-12、7-13
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