c6化工過(guò)程的能量分析(編輯修改稿)
2025-01-16 12:06 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 機(jī)，只有當(dāng)?shù)蜏責(zé)嵩?T2 接近絕對(duì)零度或高溫?zé)嵩?T1 接近于無(wú)窮大時(shí)，才能通過(guò)循環(huán)將熱全部轉(zhuǎn)化為功。這是不現(xiàn)實(shí)的。 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。將式（ 625）整理后得 若可逆熱機(jī)在高溫?zé)嵩粗晃諢o(wú)限小的熱量，而在低溫?zé)嵩粗环懦鰺o(wú)限小的熱量，構(gòu)成一無(wú)限小的可逆循環(huán)，此時(shí)可得（ 627）（ 626）任何一個(gè)可逆過(guò)程循環(huán)，可以看成由無(wú)限多個(gè)微小的Carnot循環(huán)組合而成。因此，只要將式（ 627）沿著某一 可逆循環(huán) 過(guò)程作循環(huán)積分，就得到此循環(huán)的表示式（ 628）對(duì)于任何不可逆循環(huán)因此將式 (628)和式 (629)合并 ,得（ 630） 式中符號(hào) 表示循環(huán)過(guò)程； 稱(chēng)為微分過(guò)程的熱溫商。 式 (630)即為Clausius不等式。（ 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。當(dāng)過(guò)程不可逆時(shí)，過(guò)程的熵變總是大于過(guò)程的熱溫商。 由式 (629)可導(dǎo)得不可逆過(guò)程的熱溫商小于熵變，即兩式合并： 式（ 632）是 熵增原理熵增原理 的表達(dá)式。 當(dāng)體系和環(huán)境經(jīng)歷任何變化后，熵的總量只會(huì)增加，永不減少。 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)。 對(duì) 于 孤孤 立體系立體系 （將體系與 環(huán) 境加在一起）， δQ ＝ 0， 則 式（ 631） 變?yōu)椋?632）或 因?yàn)槭墙^熱過(guò)程，體系與環(huán)境之間沒(méi)有熱量的交換：對(duì) 不可逆絕熱過(guò)程 ，根據(jù)熵增原理：例題例題 63 64 熵平衡熵平衡 以熱力學(xué)第一定律為指導(dǎo) ,以能量方程式為依據(jù)的能量恒算法在分析與解決工程上的問(wèn)題是十分重要的 ,它從 能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量關(guān)系 評(píng)價(jià)過(guò)程和裝置在能量利用上的完善性；然而它對(duì)于揭示過(guò)程不可逆引起的能量損耗，則毫無(wú)辦法。 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，能量的傳遞和轉(zhuǎn)換必須加上一些 限制 。熵就是用以計(jì)算這些限制的。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。 體系經(jīng)歷一個(gè)過(guò)程后，其能量、質(zhì)量和體積可以發(fā)生變化。同樣地，也可以導(dǎo)致熵的變化。類(lèi)同能量平衡的處理方法，需要建立熵平衡關(guān)系式，所不同的是必須把 過(guò)程不可逆性而引起的熵產(chǎn)生 作為輸入項(xiàng)考慮進(jìn)去。熵產(chǎn)生是由于過(guò)程的 不可逆性 而引起的那部分熵變。熵產(chǎn)生封閉系統(tǒng)熵產(chǎn)生減少了系統(tǒng)對(duì)外做功的能力。熵產(chǎn)生越大，造成 能量品位降低 越多。如：原來(lái)可以變?yōu)?功 的那部分能量變成了我們不能利用的 熱，從而產(chǎn)生了熵熵產(chǎn)生（（ 1）） 敞開(kāi)體系熵平衡方程 式中熵 積累 是指體系的熵變，是體系由于不穩(wěn)定流動(dòng)所積累的；熵 產(chǎn)生 是體系內(nèi)部不可逆性引起的熵變；熵 進(jìn)入與熵 離開(kāi) 是進(jìn)入體系與離開(kāi)體系的熵，分別包含由于質(zhì)量進(jìn)、出體系而帶入、帶出的一部分熵流動(dòng)（ mi Si）和隨δQ 的熱流動(dòng)產(chǎn)生的熵流動(dòng)。（ 633） 式（ 633）中 為 熱熵流 ，流入體系為正，離開(kāi)體系為負(fù)。該式適用于任何熱力學(xué)體系，對(duì)于不同體系可進(jìn)一步簡(jiǎn)化。熵平衡方程式可寫(xiě)成（（ 2）） 封 閉 體系 熵 平衡方程（ 634） 因 如果是可逆過(guò)程， ⊿ S產(chǎn)生 ＝ 0，則式（ 633）簡(jiǎn)化為熵的定義式（（ 3）） 穩(wěn)態(tài) 流 動(dòng) 體系 熵 平衡方程 因體系本身狀 態(tài) 不隨 時(shí)間 而 變 ⊿ S體系 ＝熵 積累 ＝ 0（ 635） 理想功、損失功理想功、損失功 化工生產(chǎn)中，人們希望合理、充分地利用能量，提高能量利用率，以獲得更多的功。n損
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