水蒸汽和湿空气
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水蒸气是实际气体!
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
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§5-1 水蒸气的饱和状态
一、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
沸腾：表面和液体内部同时发生的剧烈汽化现象
(气体和液体均处在饱和状态下)
二者的异同：
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不同：蒸发在任何温度下都能进行，而沸腾 必须在一定的沸点才能发生；蒸发速度慢， 沸腾汽化快。
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三、饱和状态
饱和状态：汽化与凝结的动态平衡
饱和温度Ts 饱和压力ps
一一对应
放掉一些水，Ts不变， ps？
Ts
ps
ps=1.01325bar
青藏ps=0.6bar 高压锅ps=1.6bar
Ts=100 ℃ Ts=85.95 ℃
Ts=113.32 ℃
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§5-1 水蒸气的定压发生过程
t < ts
t = ts t = ts
t = ts
t > ts
未饱和水 饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽
v < v’ v = v’ v ’< v <v’’ v = v’’ v > v’’
h < h’ h = h’ h ’< h <h’’ h = h’’ h > h’’
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三、水蒸气的p-v图和T-s图
ts
t>ts
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一点，二线，三区，五态
p
pc
a3 b3
a2 b2
T
C p pc
c3 d3 e3
T Tc Tc
c2 d 2 e2
Tc
a1 ba 3
v
p pc p c
C
T
e3
Tc
e2
s < s’ s = s’ s ’< s <s’’ s = s’’ s > s’’
水预热
汽化
过热
一、水蒸气的定压发生过程
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0.01℃ ts
ts
ts
a-b—0.01℃未饱和水→ts饱 和水。t↑，v↑。
b-d—ts饱和水→ ts干饱和水 t>ts 蒸汽。v↑， t和p均不变。
其间为汽液混合的湿饱和蒸汽。 d-e—ts干饱和水蒸汽→ t过
L h h ( u u ) p ( v v )
定义：内汽化潜热 L— 汽化潜热中转变为热力 学能的部分；外汽化潜热 L — 用于对外作功的 部分。则有
LL L
定压过热过程中所需的热量称为过热热量q。按能量转换关系，
有
qhh
显然，将0.01℃的水加热变为过热水蒸气所需的热量，等于液体 热、汽化潜热与过热热量三者之和。而且整个水蒸气定压发生过程 及各个阶段中的加热量，均可用水和水蒸气的焓值变化来计算。
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一、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
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饱和状态—饱和区内，饱和水和饱和水蒸气共存的平衡状态。
在饱和状态下，饱和水与饱和水蒸气的平衡是动态的平衡。
相同：从微观角度讲，二者都是动能较大的 液体分子克服了表面张力的作用飞入上面 汽相空间的过程。
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二、液化（凝结） 物质又气态转变为液态的过程。
特点：1. 凝结是气相空间的蒸汽分子相互碰 撞或碰撞回到液面凝结成液体的过程。
2. 凝结速度与气相空间的蒸汽压力有关。压 力越大，汽体分子密度越大，碰撞几率越 高，凝结速度越快。
一般情况下，对温度为0.01℃时不同压力的水，取u0.01≈0。压力 不高时，对0.01℃时水，也可取h0.01≈0。
水的定压汽化过程中，1kg饱和水汽化成为干饱山和西农水业蒸大学气工程所技需术学的院 热量称为汽化潜热L。
汽化过程的压力越高，汽化潜热的数值越小。在临界压力下，汽 化潜热为零。
定压汽化过程中的热量转换关系为
b3
b2
b1
c3
c2
d
3d
2
c1
d1
e1 B
s
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一点：临界点 二线：上界线、下界线 三区：过冷水区、湿蒸汽区、过热蒸气区 五态：未饱和水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、
干饱和蒸汽状态、过热蒸汽状态
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§5-2 水蒸气状态参数
水蒸气的热力性质比较复杂，用水蒸气状态方程 式计算比较困难。水蒸气的热力性质表和相应的图线， 提供了计算所需的各种状态下水蒸气参数的详尽数据。
热水蒸汽。t↑，v↑。过热度D= t-
ts
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水蒸气定压发生过程说明
(1) QUWUpdV
UpVU(pV)H
(2) SSf Sg0
只有熵加热时永远增加
(3) 理想气体 h f (T )
实际气体汽化时，T＝Ts不变，但h增加
h''h' 汽化潜热
(4) 未饱和水 过冷度 t过冷ts t 过冷水
过热蒸汽 过热度 t过热tts
二、水蒸气发生过程中的能量关山西系农业大学工程技术学院
水蒸气定压发生过程的三个阶段：
①水的预热过程—未饱和水(0.01℃)→饱和水(ts)； ②水的汽化过程—饱和水(ts)→干饱和水蒸气(ts)； ③水蒸气的过热过程—饱和水蒸气（ts）→过热水蒸气(t)。
定压预热过程的能量转换关系为
q h h 0 . 0 1 ( u u 0 . 0 ) 1 p ( v v 0 . 0 )1
因v’≈v0.01，所以
p↑→ts↑，q'↑
q h h 0 .0 1(u u 0 .0)1
热工计算仅需计算Δh及Δu，故可任取某个状态作为计算的零点。 国际水蒸气性质会议规定，水的三相点状态下u＝0。
饱和温度与饱和压力之间有确定的对应关系。压力越高，饱
和温度也越高。如，p＝0.0108kPa时，ts＝0℃；当p＝101.325 kPa 时， ts＝100 ℃ 。 ts和ps之间的关系，由实验或经验公式确
定。
由于饱和区内的湿饱和蒸汽的温度ts与压力ps具有一定的函数
关系，所以两者只能作为一个独立参数。要确定湿饱和蒸汽的状 态，还须另一个独立参数，一般采用“干度”作为参数，但也可 以是其它的状态参数，如焓、熵、比体积中的任何一个。