化工熱力學(xué) chap5 化工過程的能量分析(文件)
【正文】 推動(dòng)力大， D大。 求算加熱前后液態(tài)烴，水蒸氣的有效能變化及損失功。 ∴ 86 二 .有效能效率 ?B總有效能效率 (總火用效率 ) 目的有效能效率 (目的 火用 效率 ) 1 定義：對(duì)于一個(gè)設(shè)備或過程，收益的有效能與提供給它 的有效能的比值 。 如通過急速閃蒸 ， 由于壓力驟然下降 ， 可產(chǎn)生低壓蒸汽 。 ② 取閃蒸器為體系，作能量衡算，求低壓蒸汽量 G. 92 ③ 有效能衡算，計(jì)算有效能損失 D ?? ?? ?? BBDBBBBB 51/5/1 3 5 0 03 5 0 0 ????? ?BBBBBBB 632/6/3/2 3 5 0 0) 5 0 0( ???????? ?)(3500)()(3500 652331 BBBBBBD ??????∴ =kgKJSSTHHSTHBB oo /1 4 7 )()( 313131 ??????????kgKJSSTHHBB o /4 4 2 5 0)()( 232323 ???????kgKJSSTHHBB o /7 9 0 )()( 656565 ???????)7 9 0 (3 5 0 0)4 4 2 ( 4 2 5 0 0 ????????D A∵ ∴ 93 ① 取閃蒸器為體系 ,作能量衡算 ,計(jì)算低壓蒸汽量 Gkg/h hkgGHHGH/4 4 0)3 5 0 0(3 5 0 0 321????(4)B方案計(jì)算 : ② 有效能衡算 ,計(jì)算 D. BBBBBBBBBBD32/3/21/1)4403500(4403500?????????????????)(440)(3500 2331 BBBBD ????∴ kgKJkgKJBBBBBB//23323113?????????kgKJhKJDDBB//)(???????相當(dāng)于∵ ∴ 94 對(duì)于有效能損失 kgkJkgkJ DD BA /3 7 7 ???STD to ??(5) 比較方案 : 由于 說明方案 B的能量利用比方案 A好。 方案 B是通過閃蒸氣產(chǎn)生較多的蒸汽 ， 中壓冷凝水為 ,210℃ ,在閃蒸氣中急速降壓至 ,以產(chǎn)生 的低壓蒸汽與冷凝水 . ? 如忽略過程的熱損失 ,環(huán)境的溫度為 20℃. 試計(jì)算 A,B兩種方案的有效能損失 ,并比較計(jì)算結(jié)果 . 90 閃蒸器 閃蒸器 1 2 3 1 2 3 4 中壓冷凝水 ,210℃ H1=S1=低壓蒸汽， 150℃, H2= S2= 低壓冷凝水， ,H3= S3= 低壓冷凝水， ,T4,H4,S4 預(yù)熱器 鍋爐給水 20℃, t/h ,H5= S5= 5 6 P6= H6= S6= 80℃ 低壓蒸汽， To=20℃ =293K A方案 B方案 91 解： （ 1） 確定研究的物系 ， 如圖示； （ 2） 確定進(jìn) ， 出系統(tǒng)或過程的各物流 ， 能流的工藝狀態(tài)及熱力學(xué)函數(shù) ， 列表表示； （ 3） A方案計(jì)算 ： ∴ G=HHHH 6451 ???kgKJHHHH / 4 66514 ????HGHGH 324 )3 5 0 0(3 5 0 0 ???① 取預(yù)熱器為體系，作能量衡算，確定中壓過冷水的熱力學(xué)函數(shù)。 只有 ? ?B ? ?B 88 三．有效能分析法步驟 對(duì)一個(gè)過程進(jìn)行熱力學(xué)分析 ， 一般分為四步 ， 陳顧版教材 P127頁 ， 步驟： ? （ 1） 根據(jù)需要確定被研究的物系； ? （ 2） 確定輸入及輸出各物流 ， 能流的工藝狀 ? 況及熱力學(xué)函數(shù)； ? (3) 計(jì)算各物流 ， 能流的有效能； ? (4) 對(duì)體系進(jìn)行有效能衡算 ， 求出有效能損失 ? 和有效能效率 。 81 )()( HHSSTB ooo 氣氣氣 ????)()( HHSSTB ooo 水水水 ????)()( SSTHHSTHBBB oo 氣水氣水氣水水 ???????????0?? B 水⑶水蒸氣有效能變化 =()293()=616KJ 表明 1kg水蒸氣換熱后冷凝為水 ,其有效能降低 . )] ([293)( SSSSSTSTW votoL m 氣水水烴 ??????????KJ4 1 5)]1 3 3 7 (9 2 [2 9 3 ?????ST toD ?? W LD ?④ 求 WL ∵ ∴ 82 有效能的衡算及有效能效率 ? 一 . 有效能平衡 ? 1. 有效能衡算式 ? 有效能衡算式 ,可由熱力學(xué)第一律 ,熱力學(xué)第二律推導(dǎo)出來 穩(wěn)流體系 狀態(tài) 1 狀態(tài) 2 H1,S1 H2,S2 Q Ws孤立體系 83 由熱力學(xué)第二定律： 分兩種情況考慮 SWQH ???S12 WQHH ???由熱力學(xué)第一定律 (忽略了動(dòng)能 ,勢(shì)能 ) (A) (1) 可逆過程 0S ?????? SS Qs y st0??? STD to有效能損失 ∵ SSSsy s 12 ??? TSQ???0)( 12 ??? TTSSTQooQTTSST QooQ?? )(12 (B) ∴ 84 )()( 1212 TTWQSSTHHQosoQ??????WTTQSSTHHHH sQoo ???????? )1()()()( 020222由式 (A)式 (B),得 : 進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，得： 輸入體系有效能 = 輸出體系有效能 WTTQHHSSTHHSST sQooo ?????????? )1()]()([)]()([01010202BBB WQ B ??? 21 ?? ??? BB∴ 85 2 小結(jié)： ① 能量衡算是以熱一律為基礎(chǔ) ， 有效能衡算是以熱一、 二定律為基礎(chǔ)； ② 能量守恒 ， 但有效能不一定守恒 。已知再沸器中冷凝水為 313K， 大氣溫度Ｔ 0為 293K， 液態(tài)烴在 318K， 293kJ/kg。 ⅱ) THTC差值增大， D增大 75 ∴ Ｔ dSt=VdP dSt=(V/T)dP 由前知 Ｄ =ToΔS t ∴ dD=T0dSt= T0 (V/T) dp 結(jié)論： ｉ ) D∝ ΔP 壓力降 ⅱ) 穩(wěn)流過程的有效能損失是由于阻力引起的。 ? 當(dāng) ΔSt （ ΔS 產(chǎn)生 ） ≥ 0 不可逆過程 =可逆過程 ? 有效能的方向和不可逆性 表現(xiàn)在： ① 當(dāng)過程是 可逆時(shí) ， 有效能 不會(huì)向 無效能轉(zhuǎn)化 ， 有效能的總量保持不變 。 ⑵計(jì)算式 ①恒溫?zé)嵩礋崃康挠行? （ 5－ 49） 無效能 67 ②變溫?zé)嵩吹挠行? )1(平TTQB oQ ??1212TTlnTT?平T或用 H、 S值計(jì)算： Ｂ Q=T0ΔS ΔH ??? ToT C p d TH ??? 0 TTT dTCpS?? ? 00 TTTQ dTCpTB ?ToT CpdT? ??? TT dTCpT 00 T ?TT CpdT0?? ?TT C p d T0 ?TT dTCpT00 T? ?? TT Cp dTTo0 )T1( (5— 50) 68 ? ????? PoP pT dPVTVH ])T([? ????? PoP p dPVS ])T([????? ? PoP pP dPVTB ])T([0 ? ???PoP p dPVTV ])T([Bp=ToΔSΔH 由第三章知 ? ????? PPo p dPVToTV ])T)(([PR?????????PTVPPRTdPToTB PoPP0ln]pR)(pRT[ ????? ? （ 552）
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