1、水蒸氣水蒸氣在空氣中含量極小，當作理想氣體在空氣中含量極小，當作理想氣體一般情況下，為實際氣體，使用圖表一般情況下，為實際氣體，使用圖表18世紀，蒸氣機的發明，是唯一工質世紀，蒸氣機的發明，是唯一工質直到內燃機發明，才有燃氣工質直到內燃機發明，才有燃氣工質目前仍是火力發電、核電、供暖、化工的工質目前仍是火力發電、核電、供暖、化工的工質優點優點: 廉價，易得，無毒，廉價，易得，無毒， 膨脹性能好，傳熱性能好膨脹性能好，傳熱性能好物質有三種聚集狀態：固態、液態、氣態物質有三種聚集狀態：固態、液態、氣態熱力學面：以熱力學面：以p,v,T表示的物質各種狀態表示的物質各種狀態 的曲面的曲面水的三態：水的

2、三態：冰、水、蒸汽冰、水、蒸汽兩相區兩相區單相區單相區氣液固pvT六個區：三個單相區、三個兩相區六個區：三個單相區、三個兩相區液-氣固-氣固-液pvTpv四個線：三個飽和線、一個三相線四個線：三個飽和線、一個三相線飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點一個點：臨界點一個點：臨界點coc3c22.129MPa647.30K (374.15 C)m0.00326kgpTv水的臨水的臨界點狀界點狀態態飽和液線與飽和氣線的交點飽和液線與飽和氣線的交點氣液兩相共存的氣液兩相共存的pmax,Tmax等溫線是鞍點等溫線是鞍點cc22TT0,0ppvv臨臨界界點點水的三相線水的三相線tptp611.2Pa,2

3、73.16KpTppTT液液液液氣氣氣氣固固固固水水一般物質一般物質三相點三相點三相點三相點臨界點臨界點臨界點臨界點流體流體流體流體升華線升華線升華線升華線凝固線凝固線凝固線凝固線汽化線汽化線汽化線汽化線沒有。沒有。t374.16 有有3. 有沒有有沒有500C的水？的水？1. 溜冰冰刀溜冰冰刀2. 北方冬天晾在外邊的衣服，是否經過液相北方冬天晾在外邊的衣服，是否經過液相4. 有沒有有沒有-3 的蒸汽？的蒸汽？5. 一密閉容器內有水的汽液混合物，對其一密閉容器內有水的汽液混合物，對其 加熱，是否一定能變成蒸汽？加熱，是否一定能變成蒸汽？ppTT液液液液氣氣氣氣固固固固水水一般物質一般物質三相點

4、三相點三相點三相點臨界點臨界點臨界點臨界點流體流體流體流體pv飽和氣線三相線飽和液線飽和固線T臨界點鍋鍋爐爐汽輪機汽輪機發電機發電機給水泵給水泵凝凝汽汽器器過熱器過熱器因固相不流動，因固相不流動，更關心汽液兩相更關心汽液兩相冰蓄冷冰蓄冷( (氣體和液體均處在飽和狀態下氣體和液體均處在飽和狀態下) )飽和狀態：汽化與凝結的動態平衡飽和狀態：汽化與凝結的動態平衡汽化汽化: 由液態變成氣態的物理過程由液態變成氣態的物理過程 (不涉及化學變化不涉及化學變化)蒸發：汽液表面上的汽化蒸發：汽液表面上的汽化 飽和狀態：汽化與凝結的動態平衡飽和狀態：汽化與凝結的動態平衡飽和溫度飽和溫度Ts飽和壓力飽和壓力ps

5、一一對應一一對應放掉一些水，放掉一些水，Ts不變，不變， ps？Tspsps=1.01325barTs=100 青藏青藏ps=0.6barTs=85.95 高壓鍋高壓鍋ps=1.6barTs=113.32 ppTT液液液液氣氣氣氣固固固固水水一般物質一般物質三相點三相點三相點三相點臨界點臨界點臨界點臨界點流體流體流體流體汽化線汽化線汽化線汽化線t tsv vv = vv = vv v v未飽和水未飽和水飽和水飽和水 飽和濕蒸汽飽和濕蒸汽 飽和干蒸汽飽和干蒸汽 過熱蒸汽過熱蒸汽h hh = hh = hh h hs ss = ss = ss s s水預熱水預熱汽化汽化過熱過熱(1)()QUWUp

6、dVUp VUpVH (2)fg0SSS 只有熵加熱時永遠增加只有熵加熱時永遠增加(3) 理想氣體理想氣體( )hf T實際氣體汽化時，實際氣體汽化時，TTs不變，但不變，但h增加增加hh汽化潛熱汽化潛熱(4) 未飽和水未飽和水過冷度過冷度sttt過冷過冷水過冷水過熱蒸汽過熱蒸汽過熱度過熱度sttt過熱cpcTcTABCACBcTTcTT cppcpp3a3b3d3e3c3a3b3d3e3c2c2a2b2d2e2c2a2b2d2e1c1a1b1d1e1c1a1b1d1eTsp-v圖，圖，T-s圖上的水蒸氣定壓加熱過程圖上的水蒸氣定壓加熱過程pvcp一點，二線，三區，五態一點，二線，三區，五態p

7、tsv(bar)vsskJ/(kg.K)0.0061120.01 0.00100022 206.1750.09.15621.099.63 0.00104341.6946 1.3027 7.36085.0151.85 0.00109280.374811.8604 6.821550.0263.92 0.00128580.03941 2.9209 5.9712221.29374.15 0.003260.00326 4.4294.429(bar)()bdbd當忽略液體當忽略液體cpcp變化，變化，21ln0qTscTT( , )uf T v0qdupdv不同的不同的p，液體近似不可壓，液體近似不可壓，

8、v不變不變對每個不變的對每個不變的T狀態公理：簡單可壓縮系統，兩個獨立狀態公理：簡單可壓縮系統，兩個獨立變量變量未飽和水及過熱蒸汽，一般已知未飽和水及過熱蒸汽，一般已知p、T即可即可飽和水和干飽和蒸汽，只需確定飽和水和干飽和蒸汽，只需確定p或或T濕飽和蒸汽，濕飽和蒸汽， p和和T不獨立，汽液兩相不獨立，汽液兩相1875年，吉布斯提出了吉布斯相律年，吉布斯提出了吉布斯相律1、未飽和水及過熱蒸汽、未飽和水及過熱蒸汽確定任意兩個獨立參數，如：確定任意兩個獨立參數，如：p、T2、飽和水和干飽和蒸汽、飽和水和干飽和蒸汽確定確定p或或T3、濕飽和蒸汽、濕飽和蒸汽除除p或或T外，其它參數與兩相比例有關外，其

9、它參數與兩相比例有關定義定義干飽和蒸汽干飽和蒸汽fmxmmvv干飽和蒸汽質量濕飽和蒸汽質量飽和水飽和水對干度對干度x的說明：的說明：x = 0 飽和水飽和水x = 1 干飽和蒸汽干飽和蒸汽0 x 1在過冷水和過熱蒸汽區域，在過冷水和過熱蒸汽區域，x無意義無意義 如果有如果有1kg濕蒸氣，干度為濕蒸氣，干度為x, 即有即有xkg飽和蒸汽，飽和蒸汽，(1-x)kg飽和水。飽和水。)1 (yxxyy)1 ()1 ()1 (sxxssvxxvvhxxhhyyxyy已知已知p或或T(h,v,s,h,v,s)+干度干度xh ,v ,s兩類兩類2、未飽和水和過熱蒸汽表、未飽和水和過熱蒸汽表1、飽和水和干飽和

10、蒸汽、飽和水和干飽和蒸汽表表o/ CtKT /aMPp/kgmv/ 3kgmv/3kgkJh/kgkJh/)(/ KkgkJs)(/KkgkJs01. 010020030016.273000611. 000100022. 0175.2060 .2501000614. 00000. 01562. 915.373101325. 00010437. 06738. 13 .267606.4193069. 13564. 715.4735551. 10011565. 04 .82512714. 04 .27913307. 24289. 615.5735917. 80014041. 002162. 04 .

11、13454 .27482559. 37038. 5kgmv/ 3kgmv/3kgkJh/kgkJh/)(/ KkgkJs)(/KkgkJso/ Ct982. 663.9988.17996.3105 .24840010001. 0208.1298 .251333.291060. 02 .22580010434. 06946. 17 .267551.4173027. 14 .20140011274. 06 .76219430. 00 .27778 .1315aMPp/001. 01 . 00 . 1100014526. 001800. 06 .14084 .27249756. 83608. 713

12、82. 25847. 63616. 36143. 5kgkJr/飽和參數paMP01. 0aMP02. 083.45st1505. 86493. 04 .258484.191676.140010102. 0 s sh hv v09.60st9092. 78321. 06 .260946.2516515. 70010172. 0 s sh hv vtvhsvhs04080600010002. 00.00001. 00010002. 00 . 00001. 05 .1670010078. 04 .1675729. 00010078. 05721. 08310. 01 .2510010171. 01

13、752. 83 .261134.1527.163 .26493437. 8119. 88 .26470205. 84 .2724052. 95479. 84 .272512.182261. 8120原則上可任取零點，國際上統一規定。原則上可任取零點，國際上統一規定。但但 原則上不為原則上不為0， 對水：對水： pvuh3m611.2 0.00100022apPvkg00006. 06 . 0kgkJkgJpvuh 表依據1963年第六屆國際水和水蒸氣會議發表的國際骨架表編制，盡管IFC國際公式化委員會1967和2019年先后發表了分段擬合的水和水蒸氣熱力性質公式，但工程上還主要依靠圖表。焓、內

14、能、熵零點的規定：焓、內能、熵零點的規定：0 s0u T16.273水的三相點水的三相點飽和參數paMP01. 0aMP02. 083.45st1505. 86493. 04 .258484.191676.140010102. 0 s sh hv v09.60st9092. 78321. 06 .260946.2516515. 70010172. 0 s sh hv vtvhsvhs04080600010002. 00.00001. 00010002. 00 . 00001. 05 .1670010078. 04 .1675729. 00010078. 05721. 08310. 01 .25

15、10010171. 01752. 83 .261134.1527.163 .26493437. 8119. 88 .26470205. 84 .2724052. 95479. 84 .272512.182261. 8120p-v圖示功圖）：面積代表功圖示功圖）：面積代表功能否用線段表示熱和功能否用線段表示熱和功T-s圖示熱圖）：面積代表熱圖示熱圖）：面積代表熱qTdsdhvdpp0hTsCCp0hTsC點為分界點，不在極值點上點為分界點，不在極值點上氣相區：離飽和態越遠，越接近于理想氣體氣相區：離飽和態越遠，越接近于理想氣體兩相區：兩相區：T、p一一對應，一一對應，T 線即線即 p 線線在在x

16、=0, x=1之間，從之間，從C點出發的等分線點出發的等分線同理想氣體一樣，同理想氣體一樣， v 線比線比 p 線陡線陡4、定溫線、定溫線 T5、等容線、等容線v6、等干度線、等干度線x任務：任務： 確定初終態參數，確定初終態參數， 計算過程中的功和熱計算過程中的功和熱 在在p-v、T-s、h-s圖上表圖上表示示熱力過程：熱力過程： p s T v 第一定律與第二定律表達式均成立第一定律與第二定律表達式均成立理想氣體特有的性質和表達式不能用理想氣體特有的性質和表達式不能用tqdhwqduwwpdvtwvdp qTdsiso0dspvRT( )uf T( )hf T22p11lnlnTpscRT

17、p pvccRp1kcRkv11cRk可逆可逆q = h wt = 0342pv1qhvdp 例：鍋爐中，水從例：鍋爐中，水從30 ，4MPa, 定壓定壓加熱到加熱到450 q = h2-h1ts(4MPa)=250.33鍋爐、換熱器鍋爐、換熱器例：水從例：水從30 ，4MPa, 定壓加熱到定壓加熱到450 q = h2-h12Tshs2h1 = 129.3 kJ/kg h2 = 3330.7 kJ/kgh2h1134143=3201.4kJ/kgp12pvp2不可逆過程：不可逆過程： 汽輪機、水泵汽輪機、水泵12可逆過程：可逆過程： s1 2 1 2q = 0t12whhh 汽輪機、水泵汽輪機、水泵q = 0t12whh212