如何产生饱和蒸汽和干饱和蒸汽？

水蒸气又称蒸汽，工程上所用的蒸汽都是由水在锅炉内定压加热沸腾汽化而产生的。锅炉可以看作一个联通的大容器，工质在其中流动并吸热，如果忽略相对较小的流动阻力损失，则蒸汽的产生过程就可以看作是一个定压过程。

为了便于说明问题，以封存于气缸活塞中的一定质量的水的定压加热为例，说明蒸汽的产生原理，参考图2-11所示过程。

图2-11 蒸汽定压产生过程示意图

在加热开始时，气缸中的水为过冷水，即水温低于饱和温度。所谓饱和温度即一定压力下水沸腾时的温度。随着加热过程的进行，水温升高而达到饱和温度，这时的水称为饱和水。水开始沸腾，一部分水汽化成为蒸汽，这时的蒸汽称为饱和蒸汽。这是一个汽、水共存的阶段，随着工质不断地从外界吸入热量，水不断地汽化为蒸汽，蒸汽的比例逐渐增加，水的比例逐渐减少。到了某一时刻，水正好全部变为蒸汽，这时候的蒸汽称为干饱和蒸汽。所谓干饱和蒸汽就是不含液体水的蒸汽。从饱和水变为干饱和蒸汽这一过程中，工质吸热而温度不变（在一定的压力下，即压力不变），汽液两相共存，1kg饱和水全部变为饱和蒸汽所吸收的热量称为汽化热。对干饱和蒸汽继续加热，可以发现此时蒸汽温度升高，比体积增大，此时的蒸汽称为过热蒸汽，即蒸汽的温度超过了在该压力下的饱和温度，其温度超过饱和温度的数值称为过热度。

在p-v图上和T-s图上可以画出上述过程，如图2-12所示。

在另一个不变的压力下重复上述由过冷水到过热蒸汽的定压加热过程，可以发现过程进程完全类似，不同的只是在较高压力下，饱和水与饱和蒸汽之间距离缩短（见图2-12）。当压力高到某一数值时，饱和水与饱和蒸汽两点重合，此时饱和水与饱和蒸汽的状态不再有分别，在此压力下对水加热，当温度达到饱和温度时，水立即全部汽化，不再有汽液两相共存的阶段。再加热时即成为过热蒸汽。此时汽化热为零。这一点就称为临界点。水在临界点时，其临界压力p_cr为22.12MPa，临界温度t_cr为374.15℃。当t>t_cr时，不管压力多大，再也不能使蒸汽液化。(www.xing528.com)

蒸汽形成过程如图2-12所示。图中将各不同压力下饱和水的状态点连接起来，称为饱和水线，或称下界限线。连接各干饱和蒸汽状态点就得到饱和蒸汽线，或称上界限线。两曲线会合于临界点C，并将整个坐标平面分为三个区域。下界限线左侧为过冷水，上界限线右侧为过热蒸汽，两线之间则为汽、水共存的湿蒸汽区。湿蒸汽的成分用干度x表示，即1kg湿蒸汽中包含xkg饱和蒸汽，而其余（1-x）kg则为饱和水。

锅炉中蒸汽的形成过程是一样的，不过这一过程是在锅炉这样一个开口系统中完成的。锅炉中产生的饱和蒸汽在汽包中进行汽水分离后引出到过热器继续加热而成为过热蒸汽，再送到蒸汽轮机中膨胀做功。

蒸汽的基本过程也是定压、定容、定温和绝热（定熵）四个热力过程。求解的任务基本上与理想气体一样，即求初、终态参数和热功转换关系，但在方法上与理想气体完全不同。蒸汽不是理想气体，不能应用理想气体的状态方程和其他关系式，而必须根据蒸汽热力性质表和蒸汽的焓熵图进行计算。

图2-12 不同压力下蒸汽的产生过程