水蒸气的h-s图解析

以上两节介绍了水蒸气的p-υ图、T-s图和水蒸气表。在工程计算时，以水蒸气表所列出的数据最为准确，而分析热力过程时，以水蒸气图最为直观方便。但过程中的功量和热量，则分别用p-υ图和T-s图上有关的面积表示，这给分析计算带来很大的不便。本节介绍以h为纵坐标，s为横坐标的焓-熵图，在该图上定压过程的热量和绝热过程的技术功都可用纵坐标上线段的长度来表示，给分析计算带来很大的方便，因而在工程上广泛使用水蒸气的h-s图。

图6-5 水蒸气的h-s图

水蒸气的h-s图的结构示意图如图6-5所示。图中绘出的各种等量线有：

一、定压线

由于在定压下qp＝dh，而q＝Tds，所以

即在h-s图上定压线的斜率在数值上等于其绝对温度，始终为正值。在水的定压预热阶段，由于温度逐渐升高，故定压加热线的斜率也随之增大，因而定压线为向上凹曲的曲线；在定压汽化阶段，由于保持饱和温度不变，因而在湿蒸汽区定压线为直线；在定压过热阶段，由于过热蒸汽的温度不断升高，因而在过热蒸汽区定压线为向上凹曲的曲线。由于压力升高时，对应的饱和温度也随之升高，所以在h-s图上定压线束向右上方呈发散状。

二、定温线

在湿蒸汽区定压线就是定温线。在过热蒸汽区，沿定压加热线过热蒸汽的温度不断升高，这里定压线不再是定温线。在这个区内，定温线以干饱和蒸汽线为起点向右上方穿过一系列压力逐渐降低的定压线而延伸。因而，定温线在湿蒸汽区为直线，在过热蒸汽区为向右上凸曲的曲线，而且向右方低压区趋于水平线。这说明定温下，压力越低，水蒸气越接近理想气体，因为理想气体的比焓仅为温度的单值函数。

三、定干度线

它是湿蒸汽区不同定压线上干度相同的状态点的连线。定干度线束包括x＝0的饱和水线和x＝1的干饱和蒸汽线，是从临界点C出发向右下方呈发散状的曲线簇。(www.xing528.com)

实际上，在热机内工作的水蒸气，其干度x很少小于0.5，所以实用的h-s图只绘出图6-5中右上方用粗黑线框出的部分。

例6-4 如图6-6所示，在湿蒸汽区任一定压线O段BD内取一点M，则该点的干度x＝BM/BD，试证明之。

图6-6 例6-4用图

解如图示，作直角三角形BDG和MDN，因为这两个三角形相似，所以

BM/BD＝GN/GD

又因

hx＝xh″＋（1－x）h

所以

可见，将BD线段分为十等分，则每一等分点上的x依次为（包括点B和D）0，0.1，0.2，⋯0.9，1。