【正文】 工質(zhì)，初態(tài)為 h1, s1, c1, z1 exh=? 經(jīng)穩(wěn)定 可逆 流動(dòng)，與環(huán)境達(dá)到平衡，狀態(tài)為 h0, s0, c0, z0， 過(guò)程中放熱為 ,對(duì)外作功為 ws q??假定 通過(guò)可逆熱機(jī)作功 ws’ q?? exh= ws ’’= ws+ ws ’ 1 穩(wěn)定流動(dòng)工質(zhì)的焓 Ex與 An q??ws ws ’ ws’’ T0 39。q??1 熱一律： ? ? ? ?? ?220 1 0 10 1 s139。239。39。q h h c cg z z w? ? ? ? ?? ? ?? 熱二律： ? ?is o 0 1039。0qs s sT??? ? ? ? ??? ? ? ?h s 1 0 0 1 039。39。e x w h h T s s? ? ? ? ? 一般動(dòng)、位能變化忽略 穩(wěn)定流動(dòng)工質(zhì)的焓 Ex與 An的說(shuō)明 1） 穩(wěn)流工質(zhì)的焓 h1h0，只有一部分是 exh 焓 anh=T0(s1s0) 2） 當(dāng)環(huán)境 p0, T0一定， exh是 狀態(tài)參數(shù) 3） 當(dāng)工質(zhì)狀態(tài)與環(huán)境相平衡，焓 exh=0 4） 由初態(tài) 1 終態(tài) 2的可逆過(guò)程，工質(zhì)作的 最大功 ? ? ? ?m a x h 1 h 2 1 2 0 1 2w e x e x h h T s s? ? ? ? ? ?? ? ? ?h 1 0 0 1 0e x h h T s s? ? ? ?穩(wěn)定流動(dòng)工質(zhì)的焓 Ex舉例 壓氣機(jī) 燃?xì)廨啓C(jī) 燃燒室 t1=900℃ p1= t2=477℃ p2= t0=25℃ p0= R=求 : exh1, exh2 燃?xì)廨啓C(jī)最大功 穩(wěn)定流動(dòng)工質(zhì)的焓 Ex舉例 m a x h 1 h 2 4 9 9 . 2 k J / k gw e x e x? ? ?? ? ? ?h 1 1 0 0 1 0e x h h T s s? ? ? ?? ? 11p 1 0 0 p00l n l n 6 9 6 . 4 k J /k gTpc T T T c RTp??? ? ? ? ?????? ? ? ?h 2 2 0 0 2 0e x h h T s s? ? ? ?? ? 22p 2 0 0 p00l n l n 1 9 7 . 2 k J /k gTpc T T T c RTp??? ? ? ? ?????可逆功 Ex平衡、 Ex效率、 Ex損失 exExEx? ? 有效的輸出輸入的E x E x? ? ?? ? ?進(jìn)出熱力系統(tǒng) Ex效率 Ex平衡 動(dòng)力裝置 exin o u tWE x E x? ??t1WQ? ? 耗功裝置 o u t inexE x E xW? ??換熱設(shè)備 exExEx? ? 冷流體得到的熱流體放出的加熱 Ex. balance、 Ex. efficiency、 Ex. destroyed Ex損失與作功能力損失 Ws Ex1 Ex2 1 2 sE x E x W? ? ? ?? 熱一律： 2 1 sQ H H W? ? ?1 2 0 1 2 2 1( ) ( )H H T S S H H Q? ? ? ? ? ? ? ??0 1 2()T S S Q? ? ? ?Q T0 0 2 10() QT S ST??? ? ?????0 is oTS??Ex損失與作功能力損失 12()m h h?熱 放熱 43()m h h?冷h 1 h 3 h 2 h 4m e x m e x m e x m e x? ? ? ? ?? 熱 冷 熱 冷h 1 h 2 h 3 h 4( ) ( )m e x e x m e x e x? ? ? ?熱冷0 2 1 0 4 3( ) ( )T S S T S S? ? ? ?m熱 1 2 3 4 m冷 吸熱 ? ? ? ?1 2 0 1 2 3 4 0 3 4( ) ( )m h h T s s m h h T s s? ? ? ? ? ? ? ?熱冷0 is oTS??Ex損失與功減少 m a x h 1 h 21 2 0 1 212()w e x e xh h T s shh??? ? ? ??? 可逆絕熱膨脹 T s T0 1 2 2’ 不可逆絕熱膨脹 h 1 h 2 39。 1 2 39。 0 1 2 39。()e x e x h h T s s? ? ? ? ?w Ex損失 由于不可逆少作功 m a x 2 39。 2w w h h? ? ? The quantity of energy is always preserved during an actual process (the first law), but the quality is bound to decrease (the second law). This decrease in quality is always acpanied by an increase in entropy. Quality and Quantity 例 2, Ex解法 1 1 0 1 0 .2 ( 9 5 6 5 )3 6 8 .1 52 8 8 .1 5 0 .2 l n 1 .1 0 1 4 k J3 3 8 .1 5E x Q T S ccc? ? ? ? ??? 65 ℃ 降低到 15 ℃ , 放出 Ex 65 ℃ 提高到 95 ℃ , 需 Ex 65 95 15 65 15 2 2 0 2 0 .8 ( 1 5 6 5 )2 8 8 .1 52 8 8 .1 5 0 .8 l n 3 .1 1 4 9 k J3 3 8 .1 5E x Q T S ccc? ? ? ? ?? ? ?放出 Ex需 Ex 可能 S T S T Ex1 Ex2 例 2, Ex解法 65 95 15 65 15 S T S T Ex1 Ex2 1 1 0 1 ( 9 5 6 5 )3 6 8 . 1 52 8 8 . 1 5 l n3 3 8 . 1 5E x Q T S c mcm? ? ? ? ??(1m)kg從 65 ℃ 降低到 15 ℃ , 放出 Ex mkg從 65 ℃ 提高到 95 ℃ , 需 Ex 2 2 0 2 ( 1 ) ( 1 5 6 5 )2 8 8 .1 52 8 8 .1 5 ( 1 ) l n3 3 8 .1 5E x Q T S c mcm? ? ? ? ? ???放出 Ex=需 Ex 解得 m 例 3 有三個(gè)熱容 (cm)相同的剛性物體組成一個(gè)系統(tǒng)，其溫度分別為 TA=300K, TB=350K, TC=400K,若要使其中一個(gè)物體溫度升高，另外兩個(gè)物體達(dá)到相同溫度，問(wèn)該物體能上升的 最高溫度 ？并說(shuō)明使三個(gè)物體中任何一個(gè)物體溫度上升，其最高溫度相同。 解：設(shè) C上升最高溫度為 Tmax, A和 B溫度下降到 T ’ 熱一律，熱平衡 ? ? ? ? ? ?m a x C A B39。39。c m T T c m T T c m T T? ? ? ? ? 例 3 m a x A B C239。T T T T T? ? ? ?? ? ? ? ? ?m a x C A B39。39。c m T T c m T T c m T T? ? ? ? ?熱一律 , 熱平衡 熱二律 , 取孤立系 i s o A B C 0S S S S? ? ? ? ? ? ? ?m a xA B C39。39。l n l n l n 0TTTc m c m c mT T T? ? ? ?2m a xA B C39。l n 0TTT T T?2 m a x A B C39。T T T T T? 例 3 m a x A B C239。T T T T T? ? ? ?熱一律 熱二律 2m a x A B C39。T T T T T?m a x 4 0 9 . 4 4KT ?39。 3 2 0 . 3 KT ? 例 4 空氣流經(jīng)某些可逆過(guò)程后分成兩股 ,如下圖 ,設(shè)在這些過(guò)程中 ,可以與空氣流進(jìn)行熱量交換的 熱源只有一個(gè) 。試確定這些過(guò)程中空氣流與熱源之間的凈傳熱量 Q以及與外界之間傳遞的凈功量 W。為了實(shí)現(xiàn)上述方案，具體過(guò)程應(yīng)該怎樣安排？ m1=4kg/s p1=2atm T1=500K m2=3kg/s p2=2atm T2=800K p3=4atm T3=400K T Q W 例 4 解：質(zhì)量守恒 p1=2atm T1=500K m2=3kg/s p2=2atm T2=800K p3=4atm T3=400K m1=4kg/s 熱一律 , 熱平衡 n e t 2 2 1 3 3 1 n e t( ) ( )Q m h h m h h W? ? ? ? ?m3=1kg/s n e t 2 p 2 1 3 p 3 1 n e t( ) ( )Q m c T T m c T T W? ? ? ? ?n e t n e t8 0 3 . 2QW??T Q W 例 4 p1=2atm T1=500K m2=3kg/s p2=2atm T2=800K p3=4atm T3=400K m1=4kg/s 熱二律 , 取孤立系 3 3 n e t2i s o 2 p 3 p1 1 1l n l n l n 0T p QTS m c m c RT T p T?? ?? ? ? ? ? ?????m3=1kg/s n e t 0 . 9 9 3QT?T Q W 例 4 p1=2atm T1=500K m2=3kg/s p2=2atm T2=800K p3=4atm T3=400K m1=4kg/s 熱二律 m3=1kg/s n e t 0 . 9 9 3QT?T Q W n e t n e t8 0 3 . 2QW??熱一律 隨熱源溫度 T不同，無(wú)窮多解 5 0 0 KT ?n e t 4 9 6 . 5 k JQ ?n e t 3 0 6 . 7 k JW ??8 0 0 KT ?n e t 7 9 4 . 4k JQ ?n e t 8 . 8 k JW ?? 例 4 空氣流經(jīng)某些可逆過(guò)程后分成兩股 ,如下圖 ,設(shè)在這些過(guò)程中 ,可以與空氣流進(jìn)行熱量交換的 熱源只有一個(gè) 。試確定這些過(guò)程中空氣流與熱源之間的凈傳熱量 Q以及與外界之間傳遞的凈功量 W。 為了實(shí)現(xiàn)上述方案，具體過(guò)程應(yīng)該怎樣安排？ m1=4kg/s p1=2atm T1=500K m2=3kg/s p2=2atm T2=800K p3=4atm T3=400K T Q W 例 4(T=500K) p1=2atm T1=500K m2=3kg/s p2=2atm T2=800K p3=4atm T3=400K m1=4kg/s m3=1kg/s T Q W s T v p 1 p v 多熱源 可能的過(guò)程 T s 2 500K 800K 400K 3 2’ 3’ 2atm 4atm 1 2 2’ 3 3’ 例 4(T=400K) p1=2atm T1=500K m2=3kg/s p2=2atm T2=800K p3=4atm T3=400K m1=4kg/s m3=1kg/s T Q W s T v p 1 2 500K 800K 400K 3 2’ 2atm 4atm 1 2 2’ 3 2’’ 2’’ ? 熱二律的表述 ? 熱二律的表達(dá)式 ? 熵 ? 孤立系熵增原理 ? Ex 第四章 小 結(jié) Summary 重點(diǎn) 一般了解