化工熱力學(xué)(編輯修改稿)
2025-01-18 23:35 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，為了節(jié)能，寧可增加設(shè)備（即初始投資）。 南陽理工學(xué)院 生化學(xué)院 化工熱力學(xué) 第一章 緒 論 例： 典型的石油氣順序深冷分離，能量消耗較大，經(jīng)過全面分析和研究，采用原料分段預(yù)冷進(jìn)料、中間再沸器和其他措施，對(duì)相同規(guī)模的石油氣分離裝置可節(jié)能 25%。 因此，有人認(rèn)為，凡是有能量交換的地方，就有熱力學(xué)問題。這里的能量交換包括熱、功、動(dòng)能、位能和化學(xué)能（化學(xué)反應(yīng)）的交換。 又例： 在節(jié)能最杰出和典型的節(jié)能化工工程是濮陽的中原化肥廠的 AMⅤ 合成氨工藝，能耗從常規(guī)的 900 Gcal/t 氨降到 590Gcal/t 氨。其在過程中采取了一系列的節(jié)能措施，包括 熱泵 （ Heat Pump）系統(tǒng)。 南陽理工學(xué)院 生化學(xué)院 化工熱力學(xué) 第一章 緒 論 （ 4）熱力學(xué)數(shù)據(jù)與物性數(shù)據(jù)的研究 熱力學(xué)把研究的對(duì)象稱為體系（ System ）， 與研究對(duì)象有密切聯(lián)系的周圍稱為環(huán)境（ Surrounding）。描述體系處于一定狀態(tài)是用一系列的宏觀熱力學(xué)性質(zhì)（如 T、 P、Cp、 H、 S、 G 等）表示。上述三個(gè)問題的解決離不開熱力學(xué)數(shù)據(jù)與物性數(shù)據(jù)。 ①計(jì)算體系發(fā)生變化與環(huán)境交換的熱量、功量； ②計(jì)算相際傳遞和化學(xué)反應(yīng)的平衡組成； ③對(duì)過程進(jìn)行熱力學(xué)分析，計(jì)算理想功 Wid、損耗功 WL、有效能 B。 南陽理工學(xué)院 生化學(xué)院 化工熱力學(xué) 第一章 緒 論 概括起來，化工熱力學(xué)著重研究熱力學(xué)函數(shù)在工程中的應(yīng)用。用熱力學(xué)函數(shù)（ P、 V、T、 H、 S 等）分析某些化工過程實(shí)際上的效率問題，即達(dá)到平衡的條件、狀態(tài)。 化工熱力學(xué)是“ 焓焓”糊糊“熵”腦筋的課程，即 焓熵計(jì)算 及其應(yīng)用。 與化學(xué)熱力學(xué)相比，化工熱力學(xué)研究的對(duì)象更 結(jié)合工程實(shí)際 。 南陽理工學(xué)院 生化學(xué)院 化工熱力學(xué) 第一章 緒 論 研究方法 ： 經(jīng)典熱力學(xué)方法、分子熱力學(xué)方法 ?分子熱力學(xué)從微觀角度，將經(jīng)典熱力學(xué)、統(tǒng)計(jì)物理、量子力學(xué)及有限的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合起來，通過建立數(shù)學(xué)模型、擬合模型參數(shù)，對(duì)實(shí)際系統(tǒng)熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算與預(yù)測(cè)。 ?經(jīng)典熱力學(xué)是建立在熱力學(xué)第一、第二定律基礎(chǔ)上的，是人類大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，是自然界和人類各種活動(dòng)中的普遍規(guī)律。因而，熱力學(xué)所給出的結(jié)論、宏觀性質(zhì)間關(guān)聯(lián)式的正確性，具有普遍的意義。 南陽理工學(xué)院 生化學(xué)院 化工熱力學(xué) 第一章 緒 論 由熱力學(xué)基本定律出發(fā)，建立宏觀性質(zhì)間普遍關(guān)系所采用的方法有狀態(tài)函數(shù)法、演繹推理法及理想化方法。 ?狀態(tài)函數(shù)法： 熱力學(xué)的獨(dú)特方法 關(guān)于過程的能量轉(zhuǎn)換和過程的方向與限度這兩方面的問題，熱力學(xué)都是以狀態(tài)函數(shù) (宏觀性質(zhì) )關(guān)聯(lián)式的形式給出答案的 。 ,RTAW ?? ? ?R表示可逆過程， W?體積功 pQH??VQU?? 南陽理工學(xué)院 生化學(xué)院 化工熱力學(xué) 第一章 緒 論 00S ??? ???孤 立 系 統(tǒng)自 發(fā) 過 程平 衡 過 程,00TpG ??? ???自 發(fā) 過 程平 衡 過 程? ?00iii?? ??????自 發(fā) 過 程平 衡 過 程? ?00ii???? ??? ???自 發(fā) 過 程平 衡 過 程 ?以上所列關(guān)系式將過程的方向和限度與系統(tǒng)的初終態(tài)狀態(tài)函數(shù)變化的比較聯(lián)系起來。 ?狀態(tài)函數(shù)的變化只與系統(tǒng)的初、終態(tài)有關(guān)，與過程進(jìn)行的途徑無關(guān)。 ?可利用物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，去計(jì)算一些實(shí)際難測(cè)而需要的數(shù)據(jù) ，如化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)與反應(yīng)平衡等。也可以對(duì)不可逆過程的狀態(tài)函數(shù)變化，按易于計(jì)算的可逆過程狀態(tài)函數(shù)變化進(jìn)行，如對(duì)過程不可逆程度的計(jì)算等。 南陽理工學(xué)院 生化學(xué)院 化工熱力學(xué) 第一章 緒 論 狀態(tài)函數(shù)與全微分關(guān)系：熱力學(xué)能 U、溫度 T、熵 S 三個(gè)基本狀態(tài)函數(shù)都是全微分 ， 以演繹和推理的方法導(dǎo)出了包括全部基本原理的方程式。如： d δ δU Q W??Rδd QST?00S??? ???自 發(fā) 過 程平 衡 過 程t t td d d diiiG S T V p n?? ? ? ? ?( 1 , 2 , , )iN?熱力學(xué)第二定律定義的熵： 并導(dǎo)出熵判據(jù)： 多元多相系統(tǒng)的基本方程： 熱力學(xué)第一定律： 南陽理工學(xué)院 生化學(xué)院 化工熱力學(xué) 第一章 緒 論 ?熱力學(xué)演繹方法 演繹法的核心是以熱力學(xué)定律作為公理，如將它們應(yīng)用于物理化學(xué)系統(tǒng)中的相變化和化學(xué)變化等過程，通過嚴(yán)密地邏輯推理，得出許多必然性的結(jié)論。 演繹法是熱力學(xué)的基本方法。 特點(diǎn)： 1）以熱力學(xué)基本定律作為基點(diǎn)，如 : 從熱力學(xué)基本定律出發(fā)，運(yùn)用演繹推理方法，就有可能得到適用于相變化和化學(xué)變化的具體規(guī)律 2）以數(shù)學(xué)
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