文档介绍：热工基础与应用
Fundaments & Applications of Thermodynamics & Heat Transfer
主讲杨卫卫
能源与动力工程学院,热流科学与工程教育部重点实验室
3 - 3 蒸气的热力性质和热力过程
3-2 理想气体的热力性质和热力过程
基本内容
第三章工质的热力性质和热力过程
3-1 概述
3-4 湿空气
3-3-0 概述
相:系统中物理性质和化学组成完全均匀的部分,相与相之间有明显的界面。
相变:物质不同相之间的相互转化。
一般物质都有三种相态,即固、液、汽,任意两种相态之间均可相互转化。
固
液
汽
溶解
凝固
汽化
凝结
升华
凝华
一、相及相变
1. 汽化和液化(vaporization and liquefaction)
汽化:由液态到气态的过程
蒸发:在液体表面进行的汽化过程,任何温度下均可发生。
液化:由气相到液相的过程
沸腾:在液体内部进行的强烈汽化过程,特定温度下才能发生。
二、汽液相变
2. 饱和状态(Saturated state)
汽化速率取决于?
液化速率取决于?
当两者速率相等即达到动态平衡,此时宏观参数不变,称为饱和状态。
液体的温度
蒸汽空间的压力
饱和状态:当汽化速度=液化速度时,系统处于动态平衡,宏观上气、液两相保持一定的相对数量—饱和状态。
饱和状态的温度—饱和温度,ts(Ts)
饱和态时汽液的温度。
饱和状态的压力—饱和压力,ps
饱和态时蒸汽空间的压力。
加热,使温度升高如 t',保持定值,系统建立新的动态平衡。与之对应,ps变成ps'。
所以
一一对应,只有一个独立变量,即
饱和态时,压力和温度只有一个独立变量。
3. 汽化潜热
定义:液体定压汽化过程中吸收的热量。
克服界面表面液体分子的引力作功(内势能增加)
扩大比体积对外作功(膨胀功)
水在定压汽化过程中,温度维持不变,因此,根据 q=∆u+w,过程中吸收的热量等于膨胀功?
三、几个名词
饱和液(saturated liquid)—处于饱和状态的液体: t = ts
干饱和蒸汽(dry-saturated vapor; dry vapor )
—处于饱和状态的蒸汽:t = ts
未饱和液(unsaturated liquid)
—温度低于所处压力下饱和温度的液体:t < ts
过热蒸汽(superheated vapor)
—温度高于饱和温度的蒸汽:t > ts, t – ts = d 称过
热度(degree of superheat)。
湿饱和蒸汽(wet-saturated vapor; wet vapor )
—饱和液和干饱和蒸汽的混合物:t = ts
使未饱和液达饱和状态的途径:
干度(dryness)
(湿度 y =1–x)
x
0
1
饱和液
湿饱和蒸汽
干饱和蒸汽
定义:湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数,用w 或 x 表示。
加热或减压均可使未饱和液达到饱和状态。
四、饱和状态压力和温度的关系
吉布斯相律
对于多元(如k个组元)多相(如f个相)化学反应的热力系,其独立参数,即自由度: n = k – f + 2。
例:水在液相(或固相、气相) k =1, f =1,故n =1-1+2=2,此时压力,温度均可独立变化。
水在汽液共存时k = 1,f = 2,故n =1-2+2=1,此时压力和温度中仅有一个可自由变化。
三相点:k =1,f = 3 故n =1-3+2=0,此时压力和温度均是固定值。
注意:n只是确定每一个单独相的热力状态所需要的自由度,若要确定两相混合物的状态,还需要知道两相各自的成分x。