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a05热⼯理论基础学习指导（第5章）

第五章⽔蒸⽓

5-1学习⽬标与要求

1．理解⽔蒸⽓饱和状态的概念及参数特征，掌握⽔蒸⽓定压产⽣过程在p-v图和T-s图上所表现的相变规律；

2．了解⽔和⽔蒸汽的热⼒性质表及h-s图的结构组成，能熟练应⽤⽔蒸⽓图表查取⽔和⽔蒸汽的状态参数；

3．掌握⽔蒸⽓典型热⼒过程的特点，能利⽤⽔蒸⽓图表熟练分析计算定压、绝热过程的功量和热量；

4．了解湿空⽓的绝对湿度、相对湿度、饱和湿空⽓、未饱和湿空⽓及露点温度等概念，了解相对湿度的物理意义及测量⽅

法。

5-2基本知识点

⼀、⽔蒸⽓的饱和状态

1．汽化和液化

（1）汽化：物质由液态转变为⽓态的过程。（如锅炉⽔冷壁中⽔的汽化过程）

有两种汽化⽅式：蒸发和沸腾。（注：锅炉⽔冷壁中⽔的汽化⽅式属沸腾！）

（2）液化（或凝结）：物质由⽓态转变为液态的过程。（如凝汽器中蒸汽的凝结过程）2．饱和状态

（1）定义：汽化和凝结处于动态平衡的状态。

（2）饱和压⼒与饱和温度的关系：ts=f（ps）。即ts与ps成⼀⼀对应关系，ps↑，ts↑。

⼆、⽔蒸⽓的定压产⽣过程

1．⽔蒸⽓的定压产⽣过程

在⼀带有活塞的⽓缸中装有1kg、0℃的纯⽔，对其进⾏定压加热，以此来代替锅炉中⽔蒸⽓的定压产⽣过程。定压下⽔蒸⽓

的产⽣过程可分为三个阶段（如图5-1所⽰）：

（1）（2）（3）（4）（5）

{

{

预热阶段汽化阶段过热阶段

未饱和⽔饱和⽔湿饱和蒸汽⼲饱和蒸汽过热蒸汽

s

t

t

s

t

t=

s

t

t=

s

t

t=

图5-1定压下⽔蒸⽓的产⽣过程

（1）未饱和⽔的预热阶段：未饱和⽔→饱和⽔

加⼊的热量为液体热：ql=h′-h0

（2）饱和⽔的汽化阶段：饱和⽔→湿蒸汽→⼲饱和蒸汽

●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。（r=h″-h′）

●⼲度：湿蒸汽中含⼲蒸汽的质量占湿蒸汽总质量的百分⽐，⽤x表⽰，即

V

VW

m

x

mm

=

+

饱和⽔:x=0

湿蒸汽:0

⼲饱和蒸汽:x=1

（3）⼲饱和蒸汽的过热阶段：⼲饱和蒸汽→过热蒸汽

过热度（D）：过热蒸汽的温度与相同压⼒下的饱和温度的差值。(D=t－ts)

加⼊的热量为过热热：qs=h-h″

则将1kg0℃的⽔定压加热成t℃的过热蒸汽所需要的热量可表⽰为：

q=ql+r+qs=h-h0kJ/kg（5-1）2．⽔蒸汽的p-v图和T-s图

图5-2⽔蒸⽓的p-v图与T-s图

将不同压⼒下⽔蒸⽓的定压产⽣过程线集中表⽰在p-v图与T-s图上，就可得到如图5-2所⽰的相变规律。此相变规律可归纳

为⼀点、两线、三区、五态“”，具体解释如下：

●⼀点：临界点C（饱和⽔状态与⼲饱和蒸汽状态相重合的⼀点）

⽔蒸⽓的临界参数为：

c

c

3

c

p=22.064MPa

t=374.15C

v=0.003106m/kg?

●两线：饱和⽔线（⼜叫下界线，x=0）、⼲饱和蒸汽线（⼜叫上界线，x=1）

●三区：未饱和⽔区（Ⅰ区）、湿蒸汽区（Ⅱ区）、过热蒸汽区（Ⅲ区）

●五态：未饱和⽔状态、饱和⽔状态、湿蒸汽状态、⼲饱和蒸汽状态和过热蒸汽状态。

三、⽔蒸⽓表和焓⼀熵(h-s)图

⽔蒸⽓是由液态⽔汽化⽽得，离液态较近，不是理想⽓体，是实际⽓体，只能通过热⼒学性质图表查取⽔和⽔蒸⽓的状态参数

以及进⾏各种热⼒过程的计算。

1．⽔蒸⽓的热⼒性质表：分两种

（1）饱和⽔与饱和⽔蒸汽热⼒性质表：有两种排列⽅式，即按温度排列的饱和⽔与饱和⽔蒸⽓表和按压⼒排列的饱和⽔与饱

和⽔蒸⽓表。

作⽤：①利⽤此表可根据已知的温度（或压⼒）查出饱和⽔及⼲饱和蒸汽的参数。如遇到未列出的间隔中参数，还需辅以内插

法。

②利⽤此表还可以根据给定的参数和⼲度x，确定湿蒸汽的状态参数。即

vx=(1-x)v′+xv″（5-2）

hx=(1-x)h′+xh″（5-3）

sx=(1-x)s′+xs″（5-4）

ux=hx-pvx（5-5）（2）未饱和⽔与过热蒸汽热⼒性质表：

在未饱和⽔与过热蒸汽表中，按压⼒、温度分别作为⾏、列，列出了⽐体积、焓和熵的数值。表中粗⿊线的上⽅为未饱和⽔的

参数，粗⿊线的下⽅为过热蒸汽的参数。

作⽤：利⽤这个表可按给定的任意两个状态参数（如t和p），查取未饱和⽔状态（或过热蒸汽状态）下的其它三个参数。如遇

到未列出的间隔中参数，同样需辅以内插法。

2．⽔蒸⽓的焓—熵(h-s)图

根据⽔蒸⽓各状态参数间的关系以及⽔蒸⽓表中的数据制