c6化工過(guò)程的能量分析-wenkub
2023-01-17 12:06:38 本頁(yè)面
【正文】 δWs, δQ單位質(zhì)量的總能量表達(dá)： 能量平衡方程的應(yīng)用能量平衡方程的應(yīng)用 對(duì)一個(gè)過(guò)程進(jìn)行能量恒算或能量分析時(shí)，應(yīng)該根據(jù)過(guò)程的特征，正確而靈活地將能量平衡方程式應(yīng)用于不同的具體過(guò)程。p1,T1,V1,U1， H1p2,T2,V2,U2， H2QWSZ1Z2u2u1單位： J/kg一些常見的屬于穩(wěn)流體系的裝置噴嘴擴(kuò)壓管節(jié)流閥透平機(jī)壓縮機(jī)混合裝置換熱裝置 化工生產(chǎn)中，絕大多數(shù)過(guò)程都屬于穩(wěn)流過(guò)程，在應(yīng)用能量方程式時(shí)尚可根據(jù)具體情況作進(jìn)一步的 簡(jiǎn)簡(jiǎn)化化 。位能為 1 kJ/kg時(shí)，所需高度為 102米。動(dòng)能是否變化?（ 618） ③③ 流體經(jīng)過(guò)節(jié)流膨脹、絕熱反應(yīng)、絕熱混合等 絕熱過(guò)程 時(shí)是否存在軸功 ?位能是否變化 ?通常可以忽略否否是否和環(huán)境交換熱量 ? 通?？梢院雎缘褥蔬^(guò)程即（ 618）換熱設(shè)備即：若取整個(gè)換熱器作為體系，忽略與環(huán)境交換的熱量（熱損失為零）：假設(shè)流動(dòng)過(guò)程為可逆， dU=δQ pdV，代入上式，得 H = U + pV， dH = dU + pdV + Vdp 將此式代入（ 615）④④ 機(jī)械能平衡方程在應(yīng)用于無(wú)粘性和不可壓縮流體，且流體與環(huán)境沒有軸功交換時(shí)，就得到了著名的 Bernoulli方程（ 620）（ 622） ⑤⑤ 可壓縮性流體急速變速的穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。 自然界提供的能源中，約 90％一般要經(jīng)過(guò)熱轉(zhuǎn)化成各種功（如煤、石油、天然氣、核能、太陽(yáng)能等），因此，熱成了能量轉(zhuǎn)化中必經(jīng)的 “中間體 ”，研究熱轉(zhuǎn)化為功的效率具有特殊重要的意義。高溫?zé)嵩? T1低溫?zé)嵩? T2 由此可以看出 ,從高溫?zé)嵩次盏臒崃恐?，沒有完全轉(zhuǎn)化為功，必有一部分能量要排放到低溫?zé)嵩粗腥ァ?但熱不能通過(guò)循環(huán)全部轉(zhuǎn)化為功， 有一定的條件（利用熱機(jī)，在兩個(gè)不同溫度間循環(huán)）和限度（卡諾循環(huán)熱效率）。 熵函數(shù)熵函數(shù) 熵與熵增原理熵與熵增原理 從 Carnot 循環(huán)的熱效率表達(dá)式（ 625）可以導(dǎo)出熱力學(xué)函數(shù)熵的表達(dá)式。（ 629）Clausius (1822 1888)因此 不可逆循環(huán) （ 631） 由式（ 628）可導(dǎo)得 可逆過(guò)程的熱溫商等于熵變 式（ 631）就是熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式，它給出任何過(guò)程的熵變與過(guò)程的熱溫商之間的關(guān)系。 即孤立體系經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程時(shí)，總是自發(fā)地向熵增大的方向進(jìn)行，直至熵達(dá)到它的最大值，體系達(dá)到平衡態(tài)。熵平衡就是用來(lái)檢驗(yàn)過(guò)程中熵的變化，它可以精確地衡量過(guò)程的能量利用是否合理。熵產(chǎn)生是由于過(guò)程的 不可逆性 而引起的那部分熵變。（ 633） 式（ 633）中 為 熱熵流 ，流入體系為正，離開體系為負(fù)。n有效能分析法： 將 熱力學(xué)第一定律，熱力學(xué)第二定律結(jié)合起來(lái)，對(duì)化工過(guò)程每一股物料進(jìn)行分析，是用有效能效率評(píng)價(jià)。完全可逆過(guò)程完全可逆過(guò)程① 體系內(nèi)部一切的變化必須可逆；② 體系只與溫度為 T0 的環(huán)境進(jìn)行可逆的熱交換。將式（ 637）代入式（ 636），即得 （ 637） 式中 WR 為體系對(duì)環(huán)境或環(huán)境對(duì)體系所做的可逆功。因此， 非流動(dòng)過(guò)程的理想功非流動(dòng)過(guò)程的理想功（ 639）說(shuō)明：說(shuō)明： 理想功的符號(hào)與功相同 膨脹過(guò)程 : ⊿ V 0， p0⊿ V 0 。過(guò)程做的功無(wú)關(guān)，也與該實(shí)際過(guò)程是否作功無(wú)關(guān)。若氮?dú)馐欠€(wěn)定流動(dòng)過(guò)程，理想功又是多少？設(shè)大氣的T0=293K、 p0=， N2的等壓熱容(Cp)N2=+103T kJ/(kmol?K)。 氮?dú)庠?穩(wěn)定流動(dòng)過(guò)程 中的理想功，按式（ 641）代入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 而（ 613）（ 640） 損失功損失功 損失功損失功 狀態(tài)變化相同 時(shí)，實(shí)際過(guò)程比完全可逆過(guò)程少產(chǎn)生的功或多消耗的功。 因此，每個(gè)不可逆性都是有其代價(jià)的。 對(duì)Wid 、 WL 和 ηT 進(jìn) 行 計(jì)
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