第七章　水蒸气

基本要求 掌握蒸气的各种术语及其含义：汽化、凝结、

饱和状态、饱和蒸气、饱和液体、饱和压力、三相点、临界点、汽化潜热等。

了解蒸气定压发生过程及其在 p-v 图和 T-s图上的一点、二线、三区和五态。

了解水蒸气图表的结构，并掌握其应用。 掌握水蒸气热力过程的热量及功量的计算。

§7 － 1 　饱和温度和饱和压力

一、汽化与凝结

汽化　　物质由液态转变为气态的过程

汽化方式　　蒸发：汽化过程在液体表面发生　　沸腾：汽化过程在液体表面及内部同时发生

凝结　　物质由气态转变为液态的过程。凝结的速度取

决于空间蒸气的压力。

二、饱和状态 饱和状态

液体分子脱离其表面的汽化速度

气体分子回到液体中的凝结速度＝

这时液体与蒸气处于动态平衡状态，称为饱和状态

饱和液体饱和蒸气

饱和温度和饱和压力　　处于饱和状态的气、液温度相同，称为饱

和温度 ts ，蒸气的压力称为饱和压力 ps

ts 上升， ps 上升； ps 上升， ts 上升。

结论：　　 一定的饱和温度对应于一定的饱和压力，

反之也成立，即两者间存在单值关系。 ss tfp

三相点　　 定义：固、液、气三相共存的状态 分析： 1) 当压力低于 ptp 时，液相不可能存在，而只 可能是气相或固相。 ptp 称为三相点压力， 对应的饱和温度 ttp 称为三相点温度。 2) 三相点温度和压力是最低的饱和温度和饱 和压力。 3) 各种物质在三相点的温度与压力分别为定值， 但比体积则随固、液、气 三相的混合比例不同而异。　　水的三相点温度和压力值：

Pap

KT

tp

tp

659.611

16.273

§77 －－ 22 　水的定压加热汽化过　水的定压加热汽化过程程　　工业上所用的水蒸气都是在定压加热

设备中产生的。一般经过三个阶段：

预热阶段汽化阶段过热阶段

水蒸气定压发生过程图

预热阶段

饱和水未饱和水（过冷水）

状态及状态参数：

hh

ss

vv

tt

constp

s

.

hh

ss

vv

tt

constp

s

.

这个阶段所需的热量称为液体热 ql

汽化阶段

干饱和蒸气饱和水 湿 ( 饱和 ) 蒸气

湿饱和蒸气：饱和水与饱和蒸气混合物

hh

ss

vv

tt

constp

s

.

hhh

sss

vvv

tt

constp

s

.

hh

ss

vv

tt

constp

s

.

这个阶段所需的热量称为汽化潜热

干度 x ：　湿蒸气中饱和蒸气所占的质量百分比。

gf

g

mm

mx

过热阶段

过热蒸气干饱和蒸气

hh

ss

vv

tt

constp

s

.

hh

ss

vv

tt

constp

s

.

这个阶段所需的热量称为过热热 qsup 。 t-ts 称为过热度

相变图

分析： (p-v 图 ) 影响 v 的主要是 P 和 T ： 1) 对液态而言， T 对 v 的影响比 P 的影响大，因而当 P 增加时，对应的饱和温度增加，则饱和液体的比体积增大； 2) 对汽态而言，正好相反，因而，随着 P 的增加，饱和蒸汽的比体积减小； 3) 饱和液体线与饱和蒸汽线必相交于一点 C( 临界点 )

一点：临界点 二线：上界线和下界线

三区：液态区、湿蒸气区及过热区

五态：未饱和水、饱和水、湿蒸气、干饱和蒸气及过热蒸气

临界点：当 t>tcr 时，无论压力如何增加都不可能液化。水的临界参数：

kgmv

MPap

Ct

cr

cr

cr

/003106.0

064.22

99.373

3

7-3 水和水蒸汽的状态参数一、零点规定　　水及水蒸气的参数计算中不必求其绝对值，

仅求其增量或减少量，故可规定一任意起点。国际水蒸气会议规定，水的三相点即 273.16K的液相水作为基准点，规定其热力学能及熵为0 ，即对于 t0=ttp=0.01°C 、 p0=ptp=611.659 Pa的饱和水有：

kgkJvpuh

kgmv

KkgkJskgkJu

/0

/00100021.0

)/(0/0

0000

30

00

二、温度为 0.01oC 、压力为 P 的过冷水忽略水的压缩性，即比体积 v 不变，又温

度不变，则 : uo=u0

’=0, w=0 q=0

so=so’=0, h0= uo+p0 v0=0

三、温度为 t 、压力为 P 的未饱和水

饱和水状态：

T

dTc

T

qs

qhh

dTcq

p

TT

T

p

16.27316.273

'0

16.273

'' shql

四、压力为 P 的干饱和蒸汽

五、压力为 p 的湿饱和蒸汽

)'"()'"('")'"( vvpuuhhssTs

sx

x

x

Txssxxss

xhhxxhh

xvvxxvv

'')1("

'')1("

"')1("

六、压力为 P 的过热蒸汽过热度： t – ts

T

T ps

T

T

T p

s

S

s

T

dTc

TT

dTcs

qhh

dTcq

16.273

sup

sup

"

§7 － 4 　水蒸气表和图 水与水蒸气的状态参数 p 、 v 、 t 、 h 、

s 均可从水蒸气图表中查到，图表中没有的参数，可根据参数间的一般关系计算得到，如 u 按 u=h-pv 计算。

一、水蒸气表

饱和水及干饱和蒸气表（表 7 － 1 ）未饱和水及过热蒸气表（表 7 － 2 ）

　查表

　蒸气表

判断工质所处的状态查相应的表或进行相应的计算

情况一：已知（ p,t ）　查饱和表得已知压力（或温度）下的饱和温度

ts(p) （或饱和压力 ps(t) ）：

过热蒸气）出干度饱和状态或湿蒸气（给

未饱和水

)(

)(

)(

ptt

xptt

ptt

s

s

s

在湿蒸气区， p 、 t 不是两个独立的变量，因此不能由 p 、 t确定状态点。

情况二：已知 p （或 t ）及某一比参数 y （ v 或 s或 h ）：

　查饱和表得已知压力（或温度）下的 y’ 、 y” ：

过热蒸气）湿蒸气（算出干度

未饱和水

yy

xyyy

yy

yy

yyx

在湿蒸气区干度及其它参数的的计算：

)(

)(

)(

hhxhh

ssxss

vvxvv

二、蒸气的热力性质图

h-s 图

T-s 图

§7 － 5　水蒸气的基本过程

定容、定压、定温及定熵四种

　求解任务

　水蒸汽基本过程

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

§7 － 5　水蒸气的基本过程

1 、根据初态的两个已知参数，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 q、 u及 w。

　利用图表分析、计算水蒸气的步骤：

水蒸气基本公式：

后三式只用于可逆过程

　 　　 　　 　

　 　 　

　 　

Tdsqvdpwpdvw

hquq

whqwuq

t

pv

t