内容发布更新时间 : 2024/11/8 21:44:22星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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?即使在湿蒸气区cv也都是有限的正值，所以T—s图上的定容线簇是一簇单调上升的曲线。图上等距的定干度线群在湿蒸气区等分水平的气化线段。

6．5．4 蒸气热力性质图表应用

蒸气热力性质图、表是分析、计算蒸气热力过程的依据。应用图、表分析、计算蒸气热力过程一般包含以下内容。

(1)根据给定(或己知)的独立参数在热力性质表或图上确定状态点，并查出相应的其它状态参数值。

(2)根据过程条件确定过程进行的途径和方向，在实际过程受各种不定因素影响时，则需要针对过程的主要特征拟定出理想的过程途径和方向。例如在各种换热设备中，蒸气的压力变化很小，蒸气过程为定压加热或放热过程；在汽轮机、压缩机中，蒸气与外界的换热实际上可以忽略不计，过程可视为绝热过程或理想化为定熵过程，等等。在过程的途径和方向确定以后，应能在各种状态参数坐标图上正确地表示出来。

(3)对过程进行热力学第一定律分析，即依据热力学第一定律计算过程中工质与外界交换的热量及功量，并了解这些热量及功量在应用的坐标图上对应的线段或面积。在第一定律分析中必需首先从蒸气图、表上查得过程始、末状态的焓值或热力学能值。

(4)有时还要求对过程进行热力学第二定律分析，此时还需要计算过程中工质与外界的有效能交换、工质的有效能变化、过程中有效能的耗散。在第二定律分析中不仅需要应用蒸气图、表查取工质焓(或热力学能)的变化，还需查取工质熵变化，以及过程中热源熵的变化。

下面列举一些实例阐明在蒸气热力过程分析中对蒸气热力性质图、表的应用。

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例题6.5 容器内水蒸气压力p0=4MPa，经绝热节流到出口状态1，测得Pl=0．1MPa、(如图6—11a所示)问容器内蒸气处于什么相区，并查出其对应参数。

解：此题应用蒸汽的h—s图，求解较为简便。先依据出口状态参数p1、t1在图上确定状态点1，因为绝热节流前后工质焓相同，故容器内蒸汽状态点为p0定压线与过1点定焓线的交点0，如图6—13(b)所示。这即可确定容器内蒸汽为湿蒸汽，并由图上查出其对应参数为：

t0＝250℃ x0＝0．951 h0=272 0kJ／kg s0＝5．915kJ／(kg·K) v0=0.047 5m3／kg

应用蒸汽热力性质表求解时，先依据p1、t1在未饱和水及过热蒸汽热力性质表中查得 h0=h1＝2 725．1kJ／kg

再由饱和水及饱和蒸汽热力性质表中查p0下的饱和参数为：

t0=ts=250．394℃、v′=0．001 252 4m3／kg、v″=0．049 771m3／kg、h′＝1 087．2kJ/kg、

h″＝2 800．53kJ/kg、s′=2．796 2kJ/(kg·K)、s″＝6．068 8kJ／(kg·K)， 依据式(6—23)可得

x0?h0?h?2725.1?1087.2??0.956h???h?2800.53?1087.2

按式(6—22)及(6—24)可得

?v0?v??x?v???v???0.0012524?0.956??0.049771?0.00125243?0.047636m/kgs0?s??x?s???s???2.7962?0.956??6.0688?2.7962??5.9248kJ/kg

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可见，用热力性质表计算虽稍烦杂，但更精确。

用以测定湿蒸气干度的节流式干度测定仪就是应用本例阐明的原理设计的。 例题6.6 氟里昂R134a在制冷设备中由压力p1＝1 000kPa的饱和液(状态1)经绝热节流至p2=400kPa(状态2)；进入蒸发器定压吸热气化成饱和蒸气(状态3)；再由压缩机定熵压缩到初压p1(状态4)；最后在冷凝器中定压放热凝结为初态饱和液，完成循环。(1)将上述循环表示在氟里昂134a的T—s及p—h图上；(2)在蒸气热力性质图表中查取或计算出各状态点的温度、焓、熵、比体积及干度；(3)计算循环在蒸发器内的吸热量，在冷凝器中的放热量及压缩机的耗功量。

解：(1) 循环的T—s及p—h图如图6—12(a)、(6)示

(2) 各状态点的参数可在R134的p—h图上直接查取。亦可应用蒸气热力性质表查算。本例用后一种方法求解。

状态1为p1＝100kPa的饱和液，由以压力为序的氟里昂R134a饱和液及饱和蒸气热力性质表可查得:

t1=39．39℃ h1=255．53kJ/kg s1=1．187 7kJ／(kg·K) v1=0．870 91m3/kg x1=0

为计算状态2的参数，先在表上查出p2=400kPa下的饱和液及饱和蒸气参数 t2=8.93℃ v2＝50．444m3／kg v2＝0．792 20m3／kg

h2＝403．16kJ／kg、h2＝212．16kJ／kg、s2＝1．720 6kJ／(kg·K) 1—2过程为绝热节流过程，过程前后的焓值相等。 h2＝h1＝255．53kJ／kg 依据式(6—23)有

????255.53?212.16h2?h2x0???0.2271???h?h43.16?212.1622

按照式(6—22)及(6—24)有

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??x?v2???v2???0.7922?0.2271??50.444?0.7922?v2?v23?12.0665m/kg??x?s2???s2???1.0435?0.2271??1.726?1.0435?s2?s2kJ/kg ?1.1972

状态3为p2下的饱和蒸气t3=t2=893℃、h3= h2=43.16kJ/kg、s3= s2=1.720 6kJ/(kg·K)、x3=1按题意，状态4的压力p4=p1=1 000kPa、熵s4=s3=1.720 6kJ/(kg·K)，饱和蒸气经定熵压缩将进入过热蒸气区，在R124a过热蒸气热力性质表的p=1 000kPa栏内可查得

????

按线性内插可得

1.7206?1.7145??50.0?40.0??41.82?C1.7481?1.71451.7206?1.7145h4?419.97???430.64?419.97??421.91kJ/kg1.7481?1.71451.7206?1.7145??0.02085m3/kgv4?0.02061???0.02194?0.020611.7481?1.7145

t4?40.0? (3)循环在蒸发器内的吸热量即循环的制冷量为

q2?h3-h2?403.16-55.53?147.63kJ/kg

在冷凝器中的放热量

g q1?h4-h1?421.9-255.53?166.37kJ/k压缩机的耗功量

w＝h 4－ h 3＝421．91－ 403．16＝18．75kJ／kg

例题6.7 蒸汽锅炉进口未饱和水参数p1=10MPa、t1＝250℃；出口过热蒸汽参数

p2=p1=10MPa、t2＝540℃，试在T—s及h—s图上表示出工质在锅炉内的吸热过程，表示出每千克工质吸收的热量q及有效能()的增量△ex；并计算q及△ex的值。取环境参数为p0＝0．1MPa、T0=283K。

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解：过程在T—s及h—s图上为图6—13(a)及(b)中的定压线段1—2所表示 在T—s图中，过程线1—2下方与横坐标围成的面积a12b相当于工质吸热量q=h2－h1；其中环境温度T0线下方面积相当于工质无效能增量T0(s2-s1)；T0线上方面积c12d 相当于 工质

的增量△e=(h2－h1)－T0(s2－s1)。

在h—s图上，过程吸热量为始、末状态点的纵坐标差值。为表示图上各状态点的

?dh??T0???的斜直线，这条线的纵坐标值，过环境状态点(h0，s0)作一斜率为环境温度T0 ?ds值为[h0+T0(s－s0)]，各状态点到这条线的垂直距离即为该状态点的ex=(h－h0)－T0(s－s0)，如图中ex1、ex2所示。过程中工质的差值△ex=ex2－ex1。

用蒸汽的h—s图计算时，可在图上查出出口过热蒸汽状态2的参数 h2=3477kJ/kg、s2＝6.725kJ／(kg·K)

进口未饱和水的参数可取水的比热容cp=4.186 8kJ／(kg·K)作如下近似计算 h1＝cpt1=4.186 8× 250＝1 046.7kJ/kg

值

的

增量为始、 末状态

s1?cpln

T1250?273.15?4.1868?ln?2.7206kJ/?kg?K?Ttp273.16

式中Tcp为水的三相点温度。这样可得 q＝h2－h1＝3 477－1 046.7＝2 430.3kJ/kg

△ex＝(h2－h1)－T0(s2－s1)＝2 430.3－283×(6.725－2.720 6) ＝1 297.1kJ／kg

从未饱和水及过热蒸汽热力性质表上可直接查取 h1＝1 085.8kJ/kg、s1＝2.778 4kJ／(kg·K)

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