第7章  水蒸气
本章基本要求：
水蒸气的产生过程、水蒸气状态参数的确定、水蒸气图表的结构和应用、以及水蒸气在热力过程中功量和热量的计算。
本章重点：
工业上水蒸气的定压生成过程，学会使用水蒸气热力学性质的图表，并能熟练的运用于各种热力过程的计算。
注意：水蒸气是由液态水经汽化而来的一种气体，离液态较近，不是理想气体，是实际气体，只能通过查热力学性质图表进行各种热力过程的计算。
 
7．1  水的相变及相图
 
自然界中聚集态：固相、液相和气相。
下面以水为例：
融解过程：在一定压力下，固态冰--液态水（融点温度），
汽化过程：水—汽（沸点温度）
AB--融点与压力关系，为融解曲线。
A点固、液、汽三态共存的状态，为三相态，三相点。

例如： 水Pa =611.2Pa  K=0.01℃
升华过程：低于三相点，冰--汽，反之为凝华。
AD--升华曲线。AC和AD称为相平衡曲线。在曲线上两相平衡共存,曲线划分成的三区

饱和状态：汽化和凝结的动态平衡状况
饱和压力与饱和温度关系： 。

第2节 水蒸汽的定压发生过程
一、工业上水蒸气的形成
取定量0.01 的纯水，
1．定压预热过程
 
2．饱和水定压汽化过程
 汽化潜热：1kg饱和液体加热成同温度下的干饱和蒸汽所需热量。

干度：湿蒸汽中含干蒸汽的质量占湿蒸汽的总质量的百分比

       x=干蒸汽质量/湿蒸汽总质量

3．干饱和蒸汽定压过热过程

过热度：温度超过对应压力下的饱和温度。

二、水蒸汽的p-v  T-s图
水蒸汽定压形成特点：
一点：临界点C 
两线：饱和液体线、饱和蒸汽线
三区：未饱和液体区、湿饱和蒸汽区、过热蒸汽区
五种状态：未饱和水状态、饱和水状态、湿饱和蒸汽状态、干饱和蒸汽状态和过热蒸汽状态。
 

7.3  水蒸气表和焓一熵(h-s)图

在工程计算中,水和水蒸气的状态参数可根据水蒸气表和图查得。

一、水蒸气参数的计算
零点的规定
1963年 第六届国际水蒸气会议的决定，以水物质在三相平衡共存状态下的饱和水作为基准点。规定在三相态时饱和水的内能和熵为零。

液体热的计算：未饱和水加热到饱和水，所加的热量为液体热

 

采用公式计算了解。

二、水蒸汽表
有三种：
1、 按温度排列的饱和水与饱和水蒸气表
2、 按压力排列的饱和水与饱和水蒸气表
3、 按压力和温度排列的未饱和水与过热蒸汽表。附表1、附表2和附表3。

 三、水蒸气的焓--熵(h-s)图
水蒸气表的数据是不连续的，在求间隔中的状态参数时，需用内插法。
根据水蒸气各参数间的关系及实验数据制成图线，称为水蒸气线图。
7.4    水蒸汽的基本热力过程

基本热力过程：定容、定压、定温、绝热 四种

分析蒸汽热力过程的一般步骤为：
1.用蒸汽图表由初态的两个已知参数求其它参数。
2.根据题示的过程性质，如压力不变、容积不变、温度不变和绝热，加上另一个终态参数即可在图上确定进行的方向和终态,并读得终态参数。
3.根据已求得的初、终态参数，应用热力学第一和第二定律等基本方程计算过程量。
  本章难点
1．水蒸汽是实际气体，前面章节中适用于理想气体的计算公式，对于水蒸汽不能适用，水蒸汽状态参数的计算，只能使用水蒸汽图表和水蒸汽h-s图。
2．理想气体的内能、焓只是温度的函数,而实际气体的内能、焓则和温度及压力都有关。
3．查水蒸汽h-s图，要注意各热力学状态参数的单位。

思考题：
1．物质的临界状态究竟是怎样一种状态?
2．水的定压产生过程可分为哪几个阶段，经历哪几种状态，写出它们的名称。
3．对水蒸汽的热力过程和理想气体热力过程 ，在分析方法上有何异同之处。
4．试用水蒸汽的热力性质说明冰刀滑冰的机理。
5．理想气体的内能是温度的单值函数，而实际的内能则与T、v有关，试计算任意两个温度相同而比容不同的状态下蒸气的内能，从而验证上述结论。（取过热蒸气参数）。
6．饱和水蒸气的焓值是否随压力和温度的升高而不断增大？过热蒸气的焓值呢？

作业：7-4、7-6、7-7、7-9、7-10、7-12、7-13

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