化工熱力學有效能-07-1(已修改)
2025-01-06 11:23 本頁面
【正文】 第四章 化工過程的能量分析 能量平衡方程及其應用 熱力學第二定律與熵平衡 理想功和損失功 過程 火用 分析 過程 火用 分析 火用 的概念 物理 火用 的計算 化學 火用 的計算 火無 不可逆性和 火用 損失 火用 衡算及 火用 效率 火用 分析法及其應用 能量不僅有數(shù)量的大小，而且還有品質(zhì) (位 )的高低。能量品質(zhì)的高低體現(xiàn)在它的轉(zhuǎn)換能力上，即能量轉(zhuǎn)換為功的能力。 按能量轉(zhuǎn)化為有用功的多少，可以把能量分為三類：n 高 (品 )質(zhì)能量 ：理論上能完全轉(zhuǎn)化為有用功的能量。質(zhì)和量是統(tǒng)一的，如電能、機械能、動能、位能；n 低 (品 )質(zhì)能量 ：能部分轉(zhuǎn)化為有用功的能量。如物質(zhì)的內(nèi)能 (焓 )、熱能和以熱的形式傳遞的能量。n 僵態(tài)能量 ：理論上不能轉(zhuǎn)化為功的能量。如海水、地殼、處于環(huán)境狀態(tài)下的能量； 有效能（ ） 的概念 ? 為了衡量能量的可利用程度或比較體系在不同狀態(tài)下可用于作功的能量大小， 1932年 Keenen提出了能量的 “可用性 ”概念， 1956年 Rant首先提出有效能的概念。u 國外： exergy, essergy, availability, available energy, utilizable energy …u 國內(nèi)： 、有效能、可用能、資用能等我們采用： 有效能 、 ，并用符號 Ex表示我國國標稱為 (exergy)1). （ 有效能 ）的 定義 ： 由體系所處的狀態(tài)到達 基準態(tài) 所提供的最大有用功即為體系處于該狀態(tài)的 火用 。用 Ex表示n （ 無效能 ）：理論上不能轉(zhuǎn)化為有用功的能量。n 為表達體系處于某狀態(tài)的作功能力，先要確定一個 基準態(tài) ，并定義在基準態(tài)體系作功能力為零。 u 所謂的 基準態(tài) 就是體系變化到與周圍自然環(huán)境達到完全平衡的狀態(tài)。這種平衡包括熱平衡、力平衡和化學平衡。u 平衡的環(huán)境狀態(tài)即為 熱力學死態(tài) (寂態(tài) )，體系處于熱力學死態(tài)時， 火用 為零。即 基準態(tài) 下體系的作功能力為零。u 當體系和環(huán)境僅有熱平衡和力平衡而未達到化學平衡，這種平衡稱為 約束性平衡 。 體系與環(huán)境達到約束性平衡時的狀態(tài)，稱為 “約束性死態(tài) ”或 “物理死態(tài) ”。u 若體系與環(huán)境既有熱平衡、力平衡且又有化學平衡，則這種平衡稱為 非約束性平衡 。 體系與環(huán)境達到非約束性平衡時的狀態(tài)，稱為 “非約束性死態(tài) ”或 “化學死態(tài) ”。 對于沒有核、磁、電與表面張力效應的過程，穩(wěn)流體系的 火用 可由下列四個主要部分組成：u 火用 Ex＝動能 火用 Ex,K＋位能 火用 Ex,p ＋物理 火用 Ex,ph ＋化學 火用 Ex,chu 由于動能和位能對 火用 的貢獻很小，可忽略不計，此時： 火用 ＝物理 火用 ＋化學 火用2). 火用 (有效能 )的組成u 物理 火用 ：物系由所處的狀態(tài)到達與環(huán)境成約束性平衡狀態(tài)所提供的最大有用功，即為該物系的物理火用 。即物系僅由于 T、 p
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