2024年3月24日发(作者：linux服务器)

《工程热力学与传热学》教案 （15） 第十章 第一节 第二节（一）

第十章 水蒸气

热力工程中使用的气体工质包括：气体和蒸汽两类。

蒸汽：是指刚刚脱离液态，或比较接近液态的气体工质，在被冷却或压缩时

很容易回到液态。

特点：蒸汽分子之间的作用力和分子本身的体积不能忽略，不能作为理想气

体处理。

工业上常用的蒸汽：水蒸气、制冷剂蒸汽等。

水蒸气的特点：

① 具有良好的热力性质；如比热容大、传热性好。

② 价格低廉，对环境无污染。

③ 适用范围广。

制冷剂蒸汽主要有低沸点的氨和氟利昂，它们的性质与水蒸气类似。

本章以水蒸气为例，分析蒸汽的产生过程和性质，研究对其进行热工计算的

方法，同时了解其它物质蒸汽的共性。

第一节 基本概念

一、汽化

物质的液态与气态在一定条件是可以相互转换的。

汽化：物质由液态变为气态的过程称为汽化。

汽化有两种方式：蒸发与沸腾。

蒸发：在液体的自由表面上进行气化过程称为蒸发。如杯中的水敞口放置一

段时间后减少了；湿衣服晾干了等。

蒸发过程：液面附近动能较大的分子克服液体的表面张力，离开页面，并上

升到空气中。由于能量较大的分子的离开，会使液体内分子的平均动能减少，表

现为液体温度降低，只有不断加热，才能维持液体的温度不变。温度越高，蒸发

越剧烈。

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二、饱和温度、饱和压力

在蒸发过程中，液面上方空间里的蒸汽分子总有可能碰液面而返回液体中，

即凝结过程与蒸发过程是同时存在的。

一般的蒸发都是在自由空间中进行的，液面上除蒸汽分子外还有大量空气等

其他气体，因而蒸汽分子的浓度很小，分压较低，其凝结速度小于蒸发速度，总

的来看表现为蒸发过程。

若蒸发发生在封闭的容器中，随着蒸发的进行，液面上方的蒸汽分子越来越

多，碰撞液面的机会也越来越多，使凝结速度加快。当蒸发和凝结的速度相等时，

气液两相将达到平衡，这时空间的蒸汽分子浓度不再改变，这种处于两相平的状

态称为饱和状态。

饱和温度（t

s

）：饱和状态时所对应的温度称为饱和温度。

饱和压力 (p

s

)：饱和状态时液体表面上方蒸汽产生的压力称为饱和压力。

对应于某一饱和温度，必有一个饱和压力与之对应，饱和温度越高，对应的

饱和压力就越大。

饱和蒸汽：处于饱和状态的蒸汽称为饱和蒸汽；

饱和液体：饱和状态下的液体称为饱和液体。

湿饱和蒸汽（湿蒸汽）：饱和蒸汽与饱和液体的混合物。

干饱和蒸汽（干蒸汽）：不含饱和液体的饱和蒸汽。

未饱和液体：温度低于其压力所对应的饱和温度的液体称为未饱和液体。

三、沸腾

沸腾：在一定温度下，液体的内部和表面同时发生剧烈气化的现象称为沸腾。

沸腾过程：在一定压力下对液体加热，温度达到该液体压力所对应的饱和温

度时，液体内部就会产生大量气泡，这些气泡不断产生、扩大、上升至液面破裂，

随之大量蒸汽逸出液面，进入液面上方的空间，这就是沸腾。

只要加热不停止，沸腾就会持续进行。工业上所用的蒸汽都是以沸腾的方式

来获得的。

沸腾只能发生在相应压力所对应的饱和温度下。这一温度称为沸点。

同一种液体在不同的压力下，有不同的沸点。

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