蒸汽基础--蒸汽表的理解

蒸汽表分为饱和蒸汽表和过热蒸汽表，最常用的则是饱和蒸汽表，这是每个蒸汽系统应用工程师和设计工程师所必须了解和掌握的。

因为我们经常需要利用它来查询蒸汽的压力、温度和热焓值等，以便计算蒸汽加热物料所需要的蒸汽流量、或管道选型、或检测疏水阀是否正常等等。

那我们今天就来帮助大家一起理解蒸汽表中的名称、单位和相关数据。

一

蒸汽的本质

水的三相分别为固态的冰、液态的水和气态的蒸汽，所以通俗地讲，蒸汽的本质就是含有足够热量的气态水；而蒸汽的性质则取决于蒸汽的压力、温度和体积这三个条件的结合，所以饱和蒸汽就是由液态水和气态水组成的。换句话说，就是蒸发的速度等同于冷凝速度。

二

蒸汽的物理特性

饱和蒸汽每一个状态点的的热力学特性参数是固定的，所以我们可以使用蒸汽表来查询不同蒸汽压力所对应的温度，还有比容（v）、密度（ρ）、热焓（h）和熵（s）。

三、理解蒸汽表中的热力学参数及其单位

1、压力：上述蒸汽表中的压力是指绝对压力，而绝对压力（bara）=相对压力（表压barg）+大气压（1bar），因此，如果知道管道上压力表读数是5barg，那我们查蒸汽表时，需要查6bara对应的参数。在中国，一般把气体的压力用"公斤"描述。 

压力单位换算：

在海平面气压称为1个大气压, 即1ata,它等于760mmHg压力。

at:工程大气压 1at=1kg/cm2=0.0980665MPa≈100kPa=1bar。

atm: 标准大气压 1atm=0.101325MPa=101.325kPa≈1bar。 (上表中画红线的就是大气压下的） 

2、比容：单位质量的物质所占有的容积称为比容，用符号"V"表示，单位为m3/kg,其数值是密度的倒数，即V=1/ρ，由压力与温度所决定。

v' ：饱和水比容（液态）

v″：饱和蒸汽比容（气态） 

3、比重量：比重就是密度，单位体积中物体的质量，用kg/m3表示，ρ=1/v″ 

4、蒸汽比焓：单位质量蒸汽中所含的热量称为比焓，也称热焓值，用符号"h"表示，单位为kJ/kg或kcal/kg。1kcal=1大卡=4.184千焦(kJ)

这里我们来重点介绍三个不同的热焓值：

h_f = 液体焓 (显热)：水在液态下，把它的温度从0℃提高到可以汽化的温度，这个阶段吸收的热量称为水的液体焓或显热。

我们把0℃的水的焓定义为零，于是其它状态的焓就可以根据其参考状态得出。

在大气压下(0 bar g)，水在100℃时沸腾，把1kg水从0℃加热到100℃需要吸收419 kJ热量。由此可以推导出水的比热容Cp是4.19 kJ/(kg·℃)。

 

hfg = 蒸发焓(潜热)：（有时也用r表示）

这指的是在沸腾温度下水变成蒸汽所需要吸收的热量，期间，水和蒸汽的混合物温度不上升，所有的能量都用来把水由液态变为气态，即饱和蒸汽。

正如从冰到水的相变过程，蒸发的过程也是可逆的。当蒸汽遇到较低温度的表面时，蒸汽冷凝会放出同样多的热量。当蒸汽作为加热用途时，通常就是利用这部分热量，也就是从蒸汽冷凝成凝结水所释放的热量。

 

hg = 饱和蒸汽的总焓 (总热量)

这是指饱和蒸汽的总能量，它是水的焓值和蒸发焓的总和。

三者的关系为：hfg = hg - hf

这几个参数非常重要，以后各种热能工程的计算，阀门管道和设备选型，都需要查蒸汽表（蒸汽的物理性质）中的这个数据。

下面蒸汽表中压力为表压：

5、比熵：

熵是工程热力学中的一个状态参数。熵的变化表征了可逆过程中热交换的方向和大小。熵的变化只与其始末状态有关，与达到这一状态的过程无关。当系统的熵增大时，系统从外界吸热。当系统的熵减小时，系统对外界放热。而1kg工质的熵，便是比熵。

熵值=焓值/温度

举例：

在大气压力下，根据蒸汽表可知道将1kg的水蒸发成蒸汽需要加入2256.54 kJ的热量。因为这个过程发生在恒定温度373.15 K（即100℃），因此蒸发线的平均温度也是373.15 K。

从饱和水到饱和蒸汽过程比熵的变化为：

2256.54/373.15= 6.047273 kJ/(kg·K)

四、蒸汽表的应用--蒸汽耗量计算

对于连续流动流体加热器的蒸汽耗量计算（kg/h)---连续性生产，间接加热

Q=CpMΔT/r

其中Cp---物料的比热容，一般流体，如水的比热容=1

M--物料的质量流量（kg/h），ΔT--升温温差（℃ ），

r—工作压力下蒸汽的热焓值（kcal/kg）

例2：管壳式换热器：蒸汽压力6Barg，水量为20t/h，循环利用。温升大约5℃，计算需要多少蒸汽？

解：首先查蒸汽表，查出6Barg蒸汽的热焓值r=494 kcal/kg，ΔT=5℃Q= CpMΔT/rt=1*20000*5 / 494=202kg/h