工程热力学五水蒸气和湿空气
查表
△h
────────────────────── q与w q=h2-h1 q=u2-u1 q=T(s2-s1) q=0
w=p(v2-v1) w=0 w=q-(u2-u1) w=u1-u2 ws=h1-h2
──────────────────────
不能使用的公式:
定压过程:
v2/v1=T2/T1 △u=Cv(T2-T1) △h=Cp(T2-T1)
定容过程:
p2/p1=T2/T1 △u=Cv(T2-T1) △h=Cp(T2-T1)
定温过程:
p2v2=p1/v1 △u=0
可逆绝热过程:
△h=0
T2/T1=(p2/p1)(k-1)/k △u=Cv(T2-T1) △h=Cp(T2-T1)
三.举例
例题1 P135 例7-4
pv=RT、pvn=Const、△h=cp△T 显然就不适用了,而只能利用水蒸汽图
表来计算。
但对于不可逆过程,
w=∫12pdv或wt=∫12-vdp 仍适用。
一.研究方法及步骤
⑴用蒸汽表由初态的两个已知参数求其 他参数;
⑵根据过程的性质及一个终态参数确定 其他终态参数,并在h-s图上表示出 过程进行的方向和终态位置;
v=2.2m3/kg s=7.85kJ/kgk h=2874=2800+4*18.5kJ/kg u=h-pv=2874-(0.1*106*2.2)*10-3 =2654?kJ/kg
例题3 p=0.1MPa,x=0.92时水 蒸汽的温度和焓。
〔解〕t=100℃,
h=2500kJ/kg
态2处于过热蒸汽状态。
⑴对于状态1,关键在于确定干度x.
查按压力排列的饱和表t1=ts=45.83℃ x1=(h1-h')/(h"-h') =(2490-191.84)/(2584.4-191.84)=0.961
v1= x1v"=0.961×14.676=14.104 m3/kg
表中给出的h,s值是相对值,即
h=△h=h-h ,s=△s=s-s
0
0
(B)饱和状态性质的确定
水蒸汽表仅给出了饱和水及干饱和蒸汽 的数据。
由于因为v,u,h,s均是广延性参 数,因此,干饱和蒸汽的性质可以采用 下列方法确定,。
vx xv 1 xv v xv v hx xh 1 xh h xh h sx xs 1 xs s xs s
干饱和蒸汽线随着压力或温度的升高,比 容减小。这是因为水蒸汽受热膨胀的影响 小于因压力升高被压缩的影响。
三区:未饱和液体区、饱和湿蒸汽区、过
热蒸汽区
其中饱和湿蒸汽区随着压力的升高, 该区域减小,即汽化或凝结过程将缩短。
五态:未饱和液体、饱和液体、湿饱和蒸
汽、干饱和蒸汽、过热蒸汽
其中同为饱和状态的三个状态(饱和 液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽)具有 相同的压力和温度。
ux hx pxvx
其中若压力不太大,而干度不太小,因 v'数值极小,可认为v'=0,即
vx xv
2使用方法 利用水蒸汽表确定水蒸汽热力性质必须:
首先利用饱和水和饱和水蒸汽表判断水 (或蒸汽)处于哪一区(三区之一)。
然后利用相应的水蒸汽表确定。
例题1 确定t=263℃时水的饱和压力 ps。
注意
以上是以水为例得到的一些结论,对于 其它工质,如氨、氟利昂、汞等,亦可 获得类似的结果,但其临界参数值、饱 和蒸汽压曲线,以及p-v图和T-s 图上各曲线的斜率等均与水不同。
对于理想气体不可能存在相变过程。
二.水蒸汽的定压发生过程
对未饱和水在某一确定的压力下加热, 直至产生过热蒸汽的过程。包括以下三 个过程。
⑶应用能量方程计算q和w。
二.水蒸汽基本热力过程分析及计算
水蒸汽基本热力过程分析及计算过程表
定压过程 定容过程 定温过程 可逆绝热过程
────────────────────── h-s图 图1
图2 图3
图4
────────────────────── p v T
△u 查表
查表 查表
一.水蒸汽表
1表的构成
⑴按温度排列的饱和水与饱和蒸汽表(P374)
⑵按压力排列的饱和水与饱和蒸汽表(P376)
⑶未饱和水与过热蒸汽表(P382)
注意:
(A)零点的规定
t0=0.01℃,p0=0.6112kPa, v0=0.00100022m3/kg时,u0‘=0,s0’=0,
h0‘=u0’+p0‘v0’=0.000611≈0
2饱和状态的确定
饱和液体、湿饱和蒸汽、干饱和蒸汽均 为饱和状态,具有相同的压力和温度, 所以汽化或液化过程为定压定温过程, 区分三者的状态只靠温度和压力是不够 的,需要另外一个状态参数如焓、熵、 比容等,但常用的是干度x。
干度x=mv/m。显然x=0为饱和液体;x=1 为干饱和蒸汽,而0<x<1为湿饱和蒸汽。 对于非饱和状态如未饱和液体和过热蒸 汽干度x没有物理意义。
q=△h+△c2/2+g△z+ws q=0, △c2/2+g△z=0
ws=h1-h2
查h-s图知h2=2160 kJ/kg
h1=3344 kJ/kg
ws=h1-h2=1184 kJ/kg
⑵为开口系统稳态稳流不可逆过程其过 程如图中虚线所示。
q=△h+△c2/2+g△z+ws
[解]为开 口系统稳态 稳流过程, 饱和湿蒸汽 经历了定压 加热过程。
所以饱和湿蒸汽吸热量q=h2-h1 采用h-s图确定h2 和h1。 h1=2570kJ/kg h2=2955kJ/kg q=2955-2570=385kJ/kg
例题2 P137 习题7-11
[解]⑴为 开口系统稳 态稳流可逆 过程,其过 程如图中实 线所示。
(4.6940*106*0.03791)*10-3=2451.3 kJ/kg
例题4 确定水蒸汽p=0.01MPa, h1=2490kJ/kg及h2=2780kJ/kg
时的温度及比容。
[解]查按压力排列的饱和表 p=0.01MPa时 h'=191.84kJ/kg, h"=2584.4kJ/kg 因为 h'<h1=2490<h" 及h2=2780>h" 所以状态1处于饱和湿蒸汽状态,而状
3干饱和蒸汽的过热过程
需要吸热.p不变,v增加,t增大(t >ts);u,h,s增大.
§2 水蒸汽状态参数
一.水蒸汽表 二.水蒸汽h-s图
对于理想气体,其热力性质由状态方程 式来确定.但对于实际气体,由于状态 方程式很复杂,且不易确定,所以工程 上常用性质表或图来确定其热力性质.
vx=xv"=0.9*0.04212=0.03791m3/kg hx=h‘+x(h“-h’)=1135.0+0.9(2795.2-
1135.0)=2629.2 kJ/kg sx=s‘+x(s“-s’)=2.8850+0.9(5.9989-
2.8850)=5.6875 kJ/kgK ux=hx-pxvx=2629.2-
〔解〕显然属于饱和状态,可利用按温 度排列的饱和表
t=260℃时ps=4.6940MPa t=270℃时ps=5.5051MPa ∴t=263℃时 ps=4.694+(263-260)/(270-260)*(5.501-4.6940) =4.9374 MPa
例题2 确定水蒸汽t=320℃、p=1MPa 时的焓及内能的数值。
工程上一般取x>0.6部分,见附图1。
注意:定焓线h和定熵线s的分度分别 为
1mm=4kJ/kg,1mm=0.01kJ/kgK
例题1 确定p=0.1MPa,t= 200℃时水蒸汽比容、焓、熵及内能。
[解]p=0.1MPa的定压线和t=200℃ 的定温线的交点即为水蒸汽所处状态 (为过热蒸汽),再读出经过该点的定 容线、定焓线及定熵线分别确定出:
2763.6)×(160-140)=148.5 ℃ v2=19.05+(2780-2763.6)/(2802.0-
2763.6)×(19.98-19.05)=19.48m3/kg
二.水蒸汽h-s图
利用水蒸汽表确定水蒸汽的性质,多数 情况下需要插值,较为麻烦,因而工程
上也常应用水蒸汽h-s图。
查按压力排列饱和表p=1MPa时,ts=179.88℃ ∴t>ts,即处于过热蒸汽状态 利用过热蒸汽表p=1MPa时 t=300 ℃, v=0.2580m3/kg,h=3051.3kJ/kg t=400 ℃, v=0.3066m3/kg,h=3264.0kJ/kg
h=3051.3+(320-300)/(400-300)×(3264.03051.3)=3093.8kJ/kg
⑵对于状态2,查过热蒸汽表 p=0.01MPa t=140 ℃时 v=19.05m3/kg, h=2763.6kJ/kg p=0.01MPa t=160 ℃时, v=19.98m3/kg, h=2802.0kJ/kg t2=140+(2780-2763.6)/(2802.0-
1未饱和水的预热过程 需要吸热,p不变,v增加,t增大 (t<ts);u,h,s增大;直至为饱和水 为止,参数为ts,v’,u’,h’,s’。
2饱和水的汽化过程
吸热量为汽化潜热。p不变,v增加,t 不变(t=ts);u,h,s增大;直 至为干饱和蒸汽为止,参数为ts,v" , u",h",s"。