10水蒸汽的hs图与基本热力过程.docx

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10水蒸汽的hs图与基本热力过程

课目

水蒸汽的h－s图与基本热力过程

讲次

10

学时

2

教学方式

讲授

地点

教学目的

掌握水蒸汽的基本热力过程

教学重点

教学难点

水蒸汽的基本热力过程

教学方法与手段

课堂讲授

多媒体教学

教学保障要求

多媒体教学设备一套

教学过程设计

时间分配：

复习巩固3min

导入新课2min

讲授新课90min

水蒸汽的h－s图35min

水蒸汽的基本热力过程55min

内容总结5min

教学过程设计

课后练习或辅导安排

阅读参考资料

课后小结与教学反馈

讲　　稿

课目

水蒸气的h－s图与基本热力过程

讲次

10

讲　稿　正　文

批　注

水蒸气的表和图

一、水蒸气表

水蒸气的参数均系用实验和分析方法求得，一般列成数据表以供工程计算用。

由于各国在进行实验建立水蒸气状态方程式时所采用的理论与方法不同，测试技术有差异，其结果也不免有异。

为此，通过国际会议的研究和协商制定了水蒸气热力性质的国际骨架表。

1963年召开的第六届国际水和水蒸气性质会议规定水的三相点的液相水的热力学能和嫡值为零，并且以此为起点编制的骨架表的参数已达100MPa和800℃。

1985年第十届国际水蒸气性质大会公布了新的骨架表，规定了新的更严格的允差。

此项研究还在继续进行，参数范围还在不断扩大。

由于计算技术的发展，为适应计算机的使用，在第六届国际水和水蒸气会议上成立了国际公式化委员会（简称IFC），该委员会先后发表了“工业用1967年IFC公式”和“科学用1968年IFC公式”。

现在各国使用的水和水蒸气图表就是根据这些公式计算而编制的。

工程上目前还广泛使用图表，因此本节介绍图表的构成及使用。

水蒸气表分“饱和水和干饱和蒸汽表”、“未饱和水和过热蒸汽表”两种。

前者又分两种:

一种按温度排列，依次列出各个不同温度下的

另一种以压力p为独立变数，依次列出不同压力下的

u则需依

计算而得。

湿蒸汽的各个参数可根据x依式（6-4）一（6-6）算出。

“未饱和水和过热蒸汽表”以压力和温度为独立变数，列出未饱和水和过热蒸汽的

u亦依

计算而得。

例题讲解

二、T一S图

水蒸气的T-S图如图所示，图中示出界限曲线将全图划分成湿区（曲线中间部分）和过热区（曲线右上部分）。

此外还有定干度线（x=定值）和定压线（在湿区就是定温线，呈水平;在过热区向右上斜），在详图上还有定容（v=定值）线和定热力学能（u=定值）线，故可据任意两个已知状态参数求得其他各参数，烩值则按h-u+p}计算得到。

在进行循环分析时T-S图尤显重要。

三、h一s图

T-S图在分析过程和循环时虽有特殊优点，但由于热量和功在T-S图上均以面积表示，故而作数值计算时有其不便之处。

而h-S图因可以用线段长度表示热量和功而得到广泛应用。

据热力学第一定律，定压过程的热量等于烩差;绝热过程的技术功也等于烩差。

由于水蒸气的产生过程可看作等压过程，而水蒸气在汽轮机内膨胀及水在水泵内加压均可作为绝热过程，所以计算水蒸气循环中的功、热量及热效率等利用h-S图将是方便的。

h-S图也称莫里尔图，是德国人莫里尔在1904年首先绘制的。

h-S图的示意图如图，图中粗线为界限曲线，其上为过热蒸汽区，其下为湿蒸汽区。

在湿区有定压线和定干度线，在过热区有定压线和定温线。

定压线在湿区为倾斜直线，因斜率

湿区定压即定温，T不变，故斜率不变而为直线。

进入过热区后，定压加热时温度将要升高，故其斜率亦逐渐增加。

在交界处平滑过渡，此处曲线与直线的斜率相等，直线恰为曲线之切线。

定温线在接近饱和区处向右上倾斜，表明在定温下压力降低时h将增加，这说明蒸汽的h不仅是T的函数，而且与p或v有关;当向右远离饱和区后，即过热度增加时逐渐平坦（上斜减少），最后接近水平线。

这说明过热度高时，水蒸气的性质趋近于理想气体，它的烩值决定于T，而与p的关系减小。

工程计算用的详图中定容线用红线标出，以便识别。

利用这种图能求得全部参数，比较方便，但缺点是不易读出精确数值。

在要求高度精确的计算中，以查表为宜。

图的优点是方便，表的优点是精确。

对于水和x值较小的湿蒸汽，工程上用途较小，图中不载，需要时可查表。

近年来以烩为纵坐标、蝴为横坐标的蝴烩图逐渐获得广泛应用。

需要指出的是，绘制蝴烩图时环境压力po和环境温度勿是取定的，当实际环境状态不同时需要修正。

水蒸气的基本热力过程

水蒸气的基本热力过程也是定容、定压、定温和定嫡四种，求解的任务与解理想气体的过程一样，要求:

①初态和终态的参数;②过程中的热量和功。

但由于蒸汽没有适当而简单的状态方程式，较难用解析的方法求得各个参数;又因蒸汽的cp,cv以及h,u都不是温度的单值函数，而是p或v和T的复杂函数，所以宜查图、表或由专用方程用计算机计算得出。

热力学第一定律和第二定律的

基本原理和从其推得的一般关系式仍可利用，如

其中最后三式仅适用于可逆过程。

利用图表分析计算水蒸气的状态变化过程，步骤如下:

（1）根据初态的两个已知参数，通常为（p,t）或（p,x）,（t,x）从表或图中查得其他参数。

（2）根据过程特征及一个终态参数确定终态，再从表或图上查得其他参数。

（3）根据已求得的初、终态参数计算。

方法如下:

定容过程（v=定值）

定压过程（p=定值）

定温过程（T=定值）

定熵过程（s=定值）

上列过程中以定压过程和绝热过程最为重要，因为水在锅炉中的加热、汽化和过热，乏汽在冷凝器中的凝结，给水在回热器中的预热，以及回热用抽汽在回热器中的冷却和凝结都是定压过程;蒸汽在汽轮机中的膨胀作功是绝热过程。

这些过程在h－S图上求解更为方便。

例题讲解

讲　稿　正　文

批　注

内　容　小　结