3-水蒸气的热力性质解析.ppt

水蒸气的绝热过程举例 h s p1 p2 2 1 h1 h2 h2’ 2’ 求： 和 p2 得 水蒸气参数对热力设备的影响 高参数水蒸气的基本性质 过热蒸汽的质量热容 过热蒸汽的比体积 过热蒸汽的焓 高参数水蒸气对锅炉设备的影响 温度提高的影响 压力提高的影响 蒸汽的流动 一元稳定流动的基本方程式# 绝热稳定流动的能量方程式 蒸汽在汽轮机喷管内的流动可以认为是稳定的绝热流动 绝热滞止状态和绝热滞止参数 喷管的型式 根据喷管截面形状的不同，喷管可分为两种型式：渐缩喷管和渐缩渐扩喷管。 渐缩喷管 渐缩渐扩喷管 （拉伐尔喷管） 声速方程 声速：微弱扰动在连续介质中所产生的压力波传播的速度。在气体介质中，压力波传播过程可以近似看作定熵过程。 促使流速改变的条件 喷管型式的选取： 当 p2/p1≥βc 时，采用渐缩喷管，喷管出口能获得亚音速或音速流动； 当p2/p1＜βc 时，采用渐缩渐扩喷管，喷管出口能获得超音速流动，在最小界面处的流速理论上等于当地音速。 注： βc = pc / p1 在喷管和扩压管中参数变化规律# 绝热节流 绝热节流* 概念：工质在管内流动时，遇到突然缩小的狭窄通路（如阀门、孔板），局部阻力使流体的压力下降的现象叫做节流；如果流体与外界没有热交换，则称为绝热节流。 绝热节流是由于局部阻力使流体压力降低的现象。节流是典型的不可逆过程，略左绝热节流前后动能的变化，可得到h1＝h2，即绝热节流前后焓值相等，但不能把绝热节流叫做定焓过程，实际节流孔的附近，流体处于非平衡态状态。 水蒸气的绝热节流 过热蒸汽节流后温度虽然降低了，过热度却增加了，湿蒸汽绝热节流后，大多数情况下干度增加了，可以变成干蒸汽 蒸汽的做功能力降低了 绝热节流前后的温度变化 绝热节流的实际应用 * 热工基础3——水蒸气的热力性质 水和水蒸气是实际气体的代表 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 是其它实际气体的代表 水蒸气的基本概念# 汽化：物质由液态变为气态的过程；有蒸发和沸腾两种方式。在液体的自由表面上进行的恶汽化过程称为蒸发。在液体内部和表面同时发生的急剧的汽化现象称为沸腾。沸腾只发生在相应压力所对应的饱和温度，这一温度称为沸点。 液化或凝结：物质由气态变为液态的过程； 饱和状态（两相动平衡状态）、饱和温度、饱和压力（相应的蒸气压力）、饱和蒸汽、饱和液体。 湿饱和蒸汽（湿蒸气）、干饱和蒸汽（干蒸气）、未饱和液体（温度低于其压力所对应的饱和温度的液体）、过热蒸气 水蒸气的定压发生过程 t ts t = ts t = ts t = ts t ts v = v’ v = v’’ v v’ v ’ v v’’ v v’’ 未饱和水 饱和水 饱和湿蒸汽 饱和干蒸汽 过热蒸汽 h = h’ h = h’’ h h’ h ’ h h’’ h h’’ s s’ s = s’ s = s’’ s ’ s s’’ s s’’ 水预热 汽化 过热 水蒸气的定压发生过程 三个阶段： 水定压预热：未饱和水或过冷水 饱和水定压汽化：从饱和液体到饱和气体。湿蒸气的干度：x=mv/mv+mw 干饱和蒸汽定压过热；过热蒸气，过热度?t=t-ts。 汽化潜热：1kg液体完全变为同温度下的饱和蒸汽所吸收的热量 水蒸汽的形成过程在p-v图和T-s图上的表示 Mc——饱和水线； Nc——干饱和蒸汽线； ——液体热； ——汽化潜热； ——过热热量 ； c ——临界点 水蒸气的p-v图（1） 当液体在某一定压力下加热，只要达到某一相应的温度，液体内部就开始发生汽化，这种现象叫做“沸腾”。液体所处的压力愈高，则其相应的沸腾温度也愈高 汽化潜热 饱和液线、干饱和汽线 临界点C 、临界温度 、临界压力 湿蒸汽 、饱和区 水蒸气的p-v图（2） 定温线 过热蒸汽 、过热度 两个独立的状态参数可以确定物质的状态。但在饱和状态点１′与１″(或２′与２″，３′与３″)之间，温度、压力是相应一致的(因为在湿蒸汽区内压力不变，温度也保持不变)，在这一区域内，压力与温度不是彼此独立的参数，处于饱和状态的液体，蒸汽或湿蒸汽，若不再给定另一参数，只有温度和压力，其状态是无法确定的。湿蒸汽的状态常用压力(或温度)及质量含汽率(或称干