【正文】 態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律： 能量轉(zhuǎn)換： 膨脹功： 技術(shù)功： 熱量： con stp ???? 2112 dTcuu v??? 2112 dTchh p ??? 2112 TdTcssv)()( 121221TTRvvppd vw ????? ?12 hhwuq ?????021?? ? v d pw t等壓過程 1 v p 2 1 3 1－ 2：吸熱過程， 1－ 3：放熱過程 s T 2 1 3 CTcs p ?? ln 定溫過程 過程方程： 狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律： 能量轉(zhuǎn)換： 膨脹功： 技術(shù)功： 熱量： constT ?12 uu ?12 hh ?121212 lnln ppRvvRss ????122121lnln vvRTppRTpdvw ??? ?wwuq ????2121ln ppRTv d pw t ??? ?等溫過程 v p 2 1 3 1－ 2：吸熱過程， 1－ 3：放熱過程 s T 2 1 3 絕熱可逆過程 過程方程： 或 狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律： 能量轉(zhuǎn)換： 膨脹功： 技術(shù)功： 熱量： 0?q??? 2112 dTcuu v??? 2112 dTchh p 012 ?? ss??????????????????????????????????????????11211211211111kkppkRTvvkRTpdvw0?qkww t ?Cpv k ?v p 2 1 3 1－ 2：膨脹過程， 1－ 3：壓縮過程 s T 2 1 3 多變可逆過程 過程方程： 狀態(tài)參數(shù)的變化規(guī)律： 能量轉(zhuǎn)換： 膨脹功： 技術(shù)功： 熱量： Cpv m ???? 2112 dTcuu v??? 2112 dTchh p ??? 2112 Tqss ???????????????????????????????????????????11211211211111mmppmRTvvmRTpdvwwuq ???mww t ?小結(jié)： 過程方程 規(guī)律不同 過程？結(jié)果？ 你知道哪些過程的過程方程？ 多變？等溫？ … 過程演變的規(guī)律！ 多變過程是最普遍的熱力過程。 ? m=0 定壓過程 ? m=1 定溫過程 ? m=k 絕熱過程 ? m=無窮大 定容過程 問題：狀態(tài)演變過程中， m一定保持恒定嗎？ Cpv m ?過程方程 如何影響狀態(tài)參數(shù)？ 如何影響過程參數(shù)？ 例如：功（膨脹功、技術(shù)功） 例如：熵產(chǎn) 對比總結(jié)不同熱力過程演變中能量的轉(zhuǎn)換傳遞 ?? 21 p dvw ??? 21 v d pw t 蒸氣的熱力過程 計(jì)算方式：利用水蒸氣的焓熵圖。 ? 精度高的狀態(tài)方程很復(fù)雜； ? 熱力學(xué)函數(shù) 且復(fù)雜。 焓熵圖說明： ①橫坐標(biāo)為熵，縱坐標(biāo)為焓； ②圖中有四類曲線，分別是等溫線、等壓線、等容線、和等干度線 。 ),( Tvpff＝ 濕空氣的熱力過程 濕空氣：干空氣與水蒸氣的混合物。 絕對濕度：單位容積的濕空氣中包含的水蒸氣質(zhì)量。 飽和空氣：水蒸氣出現(xiàn)凝結(jié)現(xiàn)象時(shí)的濕空氣。 相對濕度：濕空氣的絕對濕度與飽和空氣的絕對濕度 之比。 濕空氣的分析模型：理想混合氣體（壓力高時(shí)偏差大） 熱力過程分析方法： Ⅰ 律分析和 Ⅱ 律分析方法。 氣體的絕熱節(jié)流 能量方程： 結(jié)論： 絕熱節(jié)流 過程為等焓過程、熵增過程。 0???? WUQ)( 1122 VpVpWU ??????)( 112212 VpVpUU ????111222 VpUVpU ???12 HH ?12 SS ? 壓縮機(jī)中的熱力過程 容積式壓縮機(jī)工作原理 等溫過程 氣體 氣體 p v 1 2 3 4 v p 1 2 3 4 理想壓縮循環(huán)功的計(jì)算 p v 1 2 3 4 p1 v1 v2 p2 123 41221121SpdVVpVpwVV????? ? 實(shí)際壓縮循環(huán)功的計(jì)算 1 2 3 4 1Sw ?v p 1 2 3 4 5 exergy 分析基礎(chǔ) exergy 的概念 能量的做功能力 如何確定能量的品質(zhì)？ ——能量的做功能力！ 能量的做功能力：能量轉(zhuǎn)化為功的限度。 能量的品質(zhì)：能量的做功能力。 對 1KJ的熱量，如果 T2＝ 298K， 而 T1分別為 773K和 373K，問： 對應(yīng)的 W＝？ w1=(KJ)。w2=(KJ) 高溫?zé)嵩?T1 低溫?zé)嵩?T2 Q1 Q2 W 1KJ功 → 1KJ熱量 1KJ熱量 → ？功 結(jié)論：不同能量形式的品質(zhì)不同！同種能量形式不同 參數(shù)能量的品質(zhì)也不同！ 對能量的描述：兼顧能量的數(shù)量和質(zhì)量（品質(zhì)）， 數(shù) 量 和 質(zhì)量 并重！ 已有的能量參數(shù)的局限性 焓：不能反映能量的“品質(zhì)”！ 例： 絕熱節(jié)流 是等焓過程，但節(jié)流前后工質(zhì)做功 能力不同！ 內(nèi)能：不能反映能力的品“質(zhì)”！ 例：等溫自由膨脹前后的內(nèi)能不變，做功能力 卻不一樣！ 熵：與能力的品質(zhì)有關(guān)，但不是能量參數(shù)，也不能反 映能量的數(shù)量！ 等溫過程 能量轉(zhuǎn)換的限度 ? 可無限轉(zhuǎn)換的能量：如電磁能、機(jī)械能（風(fēng)能、水能），理論上可以全部轉(zhuǎn)換為其它形式的能量，“質(zhì)”與“量”是統(tǒng)一的。 ? 可有限轉(zhuǎn)換的能量：如熱量，可以部分轉(zhuǎn)換為功，“質(zhì)”與“量”不統(tǒng)一。 ? 不可轉(zhuǎn)換的能量：如環(huán)境介質(zhì)的內(nèi)能，不能轉(zhuǎn)換為功！“質(zhì)”與“量”極端不統(tǒng)一。 例：地球上的海水約 ,若降溫 ,釋 放能量 ,相當(dāng)于 1962年全世界的耗電總量！ 結(jié)論 1：可無限轉(zhuǎn)換的能量，理論上可以全部轉(zhuǎn)換為其 它形式的能量，“質(zhì)”與“量”是統(tǒng)一的。 結(jié)論 2：能量中包含兩個(gè)部分，一部分為可無限轉(zhuǎn)換的 能量，另一部分為不可轉(zhuǎn)換的能量。 結(jié)論 3：“可無限轉(zhuǎn)換的能量” ——“質(zhì)”與“量”統(tǒng)一，可 以作為評價(jià)能量的一種尺度。 為“可無限轉(zhuǎn)換能量”的那部分能量。 問題 1：“給定的環(huán)境”？ ? 低溫?zé)嵩吹臏囟葘ㄖZ效率的影響？ ? 如何保證熱量品質(zhì)的可比性？ ? 常溫下的煤和泥土，能量有區(qū)別嗎？ ? 常溫下干電池能產(chǎn)生電能，為什么？ 結(jié)論：在界定 exergy 的時(shí)候，需要規(guī)定一個(gè)統(tǒng)一的物 理的和化學(xué)的環(huán)境條件，稱之為“環(huán)境介質(zhì)”。 問題 2：“最大限度 …”？ ? 耗散效應(yīng)對能量轉(zhuǎn)換的影響？ ? “只有在可逆過程中，才存在最大的能量轉(zhuǎn)換效率” 問題 3 能量＝ exergy anergy ? 可無限轉(zhuǎn)換的能量：能量＝ exergy ? 可有限轉(zhuǎn)換的能量：能量＝ exergy＋ anergy ? 不可轉(zhuǎn)換的能量：能量＝ anergy 能質(zhì)系數(shù) λ λ ＝ exergy/能量 ? 可無限轉(zhuǎn)換的能量： λ ＝ 1 ? 可有限轉(zhuǎn)換的能量： 0λ 1 ? 不可轉(zhuǎn)換的能量： λ =0 結(jié)論：能質(zhì)系數(shù)描述了能量品位的高低！ 問題：如何計(jì)算熱量的能質(zhì)系數(shù)？ 環(huán)境介質(zhì) ? ? 應(yīng)該建立一種統(tǒng)一的、通用的環(huán)境介質(zhì)模型！ ? 在確定環(huán)境介質(zhì)模型時(shí)，應(yīng)考慮環(huán)境介質(zhì)的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)！ ? 環(huán)境介質(zhì)的 exergy 為 0！ ? 表示了所研究系統(tǒng)偏離環(huán)境介質(zhì)的距離，偏離越遠(yuǎn)， exergy 值越大！ ? 環(huán)境介質(zhì)包括了大氣圈、水圈、巖石圈！并與自然環(huán)境接近！ ? 環(huán)境介質(zhì)由蛻化程度最高的物質(zhì)并按大自然的構(gòu)成（物理的和化學(xué)的）為藍(lán)本。 環(huán)境介質(zhì)的物理約束： 1atm， 環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)約束： ? 以蛻化程度最高的物質(zhì)，或高度蛻化且廣泛存 ? 隨著物質(zhì)的吉布斯自由能的完善，環(huán)境介質(zhì)的組成會(huì)發(fā)生局部調(diào)整。 成分，％ N2 O2 H2O Ar CO2 成分，％ NaCl MgCl2 H2O % MgSO4 CaSO4 KCl 成分，％ 白云石 滑石 莫來石 赤鐵石 金紅石 磷灰石 軟錳礦 KP aPKTCOCO298..?? 的分類 ? ① 功 exergy 以機(jī)械能形式呈現(xiàn)，如動(dòng)能 exergy 、 勢能 exergy 、 光能 exergy 等。 ② 熱量 exergy 與冷量 exergy ③ 內(nèi)能 exergy ④ 焓 exergy ? ① 化學(xué)反應(yīng) ② 擴(kuò)散 exergy 的特點(diǎn) ? ? ? ? ? 在可逆過程中， exergy具有守恒性 ? 在不可逆過程中， ?全面描述，是最合理的能量參數(shù)。 ?也是唯一的與環(huán)境相聯(lián)系的物理量，因而為環(huán)境評價(jià)奠定了基礎(chǔ)。 exergy 與環(huán)境科學(xué)、生態(tài)學(xué)的結(jié)合 ? exergy 的概念及其名稱演變 時(shí) 間 作 者 演變過程 1868 能量中可以轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ牟糠址Q為“可用性” 1871 “可用能”（ available energy） 1873 “可用能”（ available energy） 1889 “可利用能”（ energy utilisable） 1898 穩(wěn)流介質(zhì)的最大技術(shù)功 1907 給出系統(tǒng)的可用能表達(dá)式 1930 提出了熱力學(xué)效率 時(shí) 間 作 者 演變過程 1932 可用性和有效性的定義 1938 雅克維奇 稱“可用能”為做功能力 1956 將可轉(zhuǎn)換為其它能量形態(tài)的能量為“ exergy ”，不能轉(zhuǎn)換的稱為“ anergy ” 1961 約束性平衡與非約束性平衡 1972 Hamel,Brown 能級概念、能質(zhì)系數(shù) 1979 龜山、吉田 龜山－吉田環(huán)境介質(zhì)模型 1980～ Tribus,Evans,Valero、楊東華等 … 值的計(jì)算 ? 功 exergy ：能量即 exergy ? 熱量 exergy ： ? 物質(zhì)流的物理 exergy ?????? ??TTQExQ01)()( 000 SSTHHE x ????? 物質(zhì)流的化學(xué) exe