实际气体水蒸气的形成.ppt
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1、2023/10/12,1,热工学,储建工程系李凤名TEL:,中国石油大学胜利学院,2023/10/12,2,第五章 水蒸气的性质 及蒸汽动力循环,第一节实际气体第二节 水蒸汽的形成第三节 水和水蒸汽的图表 第四节 水蒸汽的基本热力过程第五节 蒸汽动力基本循环 第六节 实用蒸汽动力循环,上篇 工程热力学,热工学,2023/10/12,3,前言,第五章 水蒸气的性质及蒸汽动力循环,思考几个问题1.为什么要学习水蒸气?2.水蒸汽的主要优点?3.为什么单独研究水蒸气?4.如何进行水蒸气热力计算?5.本章主要内容?,2023/10/12,4,前言,1.为什么要学习水蒸气?(1)是最早应用的工质;(2)水
2、蒸气现在仍广泛应用于动力应用和热应用中;(3)应用前景仍然看好。2.水蒸汽的主要优点:(1)易于获得;(2)污染小,且易于治理;(3)有适宜的热力学参数。3.为什么单独研究水蒸气?(1)与理想气体相差甚远;(2)与实际气体不同,临界点温度高,环境下为液态;(3)热力过程中往往有物质集态的变化。,4.如何进行水蒸气热力计算?(1)参数的获得以查图、查表为准确、简捷;(2)不受工质性质限制的公式仍可采用。如:q=du+w dsq/T 等 5.本章主要内容(1)一些新概念和新术语;(2)水蒸气产生的一般原理;(3)水蒸气参数间的关系;(4)H2O图、表结构及应用;(5)H2O热力过程分析计算。,20
3、23/10/12,5,一、实际气体概念(和理想气体相对)1.为何要研究实际气体?(1)常温常压某些气体可视为理想气体;工程实际中的许多设备所应用工质(如汽轮机中水蒸气),在常温常压下不能作为理想气体处理。(2)理想气体只是为研究实际气体而提出的一个概念。2.具体研究内容(1)首先研究实际气体的状态方程式:v=1(p,T)(2)寻求气体的热力学函数关系式:u=2(p,T),h=3(p,T)(3)寻找气体比热关系:cp=4(p,T),cv=5(p,T)(4)建立和验证实际气体状态方程式。,第一节 实际气体,2023/10/12,6,3.研究方法(1)理论分析法 从物质内部微观结构出发,研究气体分子
4、的运动以及分子间的相互作用,分析微观粒子的运动对气体宏观性质的影响,从而对气体定律做相应的修正。优点:此法物理意义清楚,能概括地反映实际气体的全面特征,有一定的普遍意义。不足:计算精度往往不高。(2)实验研究法 以热力学微分方程式为工具,借助于实验装置,利用测定的一 系列状态参数值,来整理出实际气体的状态方程式和内能、焓、熵的关系式。优点:方便准确,可利用易测量求取不可直接测定的参数。不足:必须借助于热力学微分方程式。,第一节 实际气体,2023/10/12,7,第一节 实际气体,二、理想气体状态方程用于实际气体的偏差 1.理想气体与实际气体的差异(1)实际气体分子间有作用力,分子有体积,非弹
5、性的;理想气体分子间无作用力,分子是一些弹性质点。(2)理论上,当压力p0、比容v 时,实际气体成为理想气体;(3)工程上,O2、N2、H2、空气、燃气等气体在较低压力、较高温度时,作为理想气体处理,偏差很小。(4)压缩因子(z-p 图),2023/10/12,8,第一节 实际气体,综上所述:(1)理想气体状态方程应用于实际气体时会产生偏差,2023/10/12,9,(2)能不能把实际气体当作理想气体处理要考虑两点第一点:气体的种类第二点:气体所处的状态(3)必须建立实际气体状态方程以进行精确计算。三、实际气体状态方程(范德瓦尔方程)1.范方程的导出 范德瓦尔从理想气体和实际气体间的差别出发,
6、对理想气体方程进行了修正:(1)分子体积的存在,减少了分子运动的空间,则实际气体分子比理想气体分子更频繁撞击容器壁,使容器壁所受的压力增大:,第一节 实际气体,2023/10/12,10,(2)分子间有相互作用力在气体内部,每一个分子受到四周分子的吸引,相互作用抵消而处于力的平衡器壁附近的分子,总是受到临近内部分子的吸引力,减小了分子撞击器壁的次数,使压力降低。引力的大小与外层和内部分子密度成正比。,第一节 实际气体,2023/10/12,11,修正为,上式即为范方程A、半经验方程,a、b由实验确定B、精确度不高C、颇为切近的反映了物质的气态、液态在性质上的特征D、为理论研究方法开拓了道路,第
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