c6化工過程的能量分析(參考版)
2024-12-31 12:06本頁面
【正文】 K)查 表先求可逆絕熱膨脹功：狀態(tài) 1 狀態(tài) 2,可逆絕熱膨脹S2’ = S1由此得到可逆絕熱膨脹功：根據(jù) 而透平機(jī)實(shí)際上 既不絕熱又不可逆 ，實(shí)際輸出的軸功為對(duì) 實(shí)際膨脹 過程，根據(jù)穩(wěn)流體系熱力學(xué)第一定律 由 H2 及 p2 進(jìn)而查得 S2=( kg解： 從水蒸汽的熱力學(xué)性質(zhì)表，查得 、484℃ 時(shí)的過熱水蒸汽的焓、熵值為 若蒸汽在透平機(jī)中作可逆絕熱膨脹，則熵值不變，即 S2’ = S1。由于隔熱不好，每 kg的蒸汽有 的熱量散失于 20℃ 的環(huán)境。例例 題題 68 、 484℃ 的過熱水蒸汽推動(dòng)透平機(jī)作功，并在。②② 環(huán)境溫度 T0 為 248K ， 低于 即水變?yōu)楸鶗r(shí)，不僅不需消耗外功，而且理論上可能回收的最大功為 。解： 從熱力學(xué)性質(zhì)圖表查出水在不同狀態(tài)時(shí)的焓值和熵值（不考慮壓力的影響）如下表所示。 對(duì)Wid 、 WL 和 ηT 進(jìn) 行 計(jì) 算，搞清在 過 程的不同部位 WL 的大小， 這 是化工 過 程 進(jìn) 行 熱 力學(xué)分析的內(nèi)容，從而指導(dǎo) 化工 過 程的 節(jié) 能改 進(jìn) 。（ 644b） 熱力學(xué)效率熱力學(xué)效率 實(shí)際過程的能量利用情況可通過損失功來衡量，也可以用熱力學(xué)效率 ηT 加以評(píng)定。 因此，每個(gè)不可逆性都是有其代價(jià)的。 由于環(huán)境可以視為熱容量極大的恒溫?zé)嵩?，所?Q 雖是實(shí)際過程中所交換的熱量，對(duì)環(huán)境來說，可視為可逆熱量，⊿ S環(huán)境 ＝－ Q/T0（因環(huán)境所吸入或放出的熱量，其數(shù)值與體系放出或吸入的相等而符號(hào)相反），所以代入式（ 643），得 按照熱力學(xué)第二定律， ⊿ Sg ≥0，則 上式表明損失功也是過程可逆與否的標(biāo)志，當(dāng) WL＝ 0，過程可逆； WL 0，過程不可逆。 氮?dú)庠?穩(wěn)定流動(dòng)過程 中的理想功，按式（ 641）代入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算 而（ 613）（ 640） 損失功損失功 損失功損失功 狀態(tài)變化相同 時(shí)，實(shí)際過程比完全可逆過程少產(chǎn)生的功或多消耗的功。得 從計(jì)算結(jié)果可以看出，該穩(wěn)流體系每 kmol N2 所放出的總能量為 ⊿ H=－ 13386kJ，其中可做功的能量為，其余的 ，排給了溫度為T0的環(huán)境。若氮?dú)馐欠€(wěn)定流動(dòng)過程，理想功又是多少？設(shè)大氣的T0=293K、 p0=， N2的等壓熱容(Cp)N2=+103T kJ/(kmol?K)。理想功是可逆有用功， 并不等于可逆功 由式可知， 穩(wěn)流過程的理想功僅決定于體系的初態(tài)與終態(tài)以及環(huán)境的溫度，而與具體的變化途徑無關(guān)。過程做的功無關(guān)，也與該實(shí)際過程是否作功無關(guān)。 而 ⊿ U－ T0 ⊿ S 0，加 p0⊿ V 實(shí)為相減 無數(shù)個(gè)小型卡諾熱機(jī)周圍自然環(huán)境（溫度 ）可逆的穩(wěn)流過程狀態(tài) 11 狀態(tài) 2 2（（ 2）） 穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過程穩(wěn)態(tài)流動(dòng)過程做功衡算： 忽略動(dòng)、位能變化，則： 或 穩(wěn)流系的熵平衡式： 可逆穩(wěn)流過程： ，即—— 穩(wěn)流過程理想功的計(jì)算式 只要始、終態(tài)一定（ T0 、 p0 基本是常數(shù)），則過程的理想功就一定。因此， 非流動(dòng)過程的理想功非流動(dòng)過程的理想功（ 639）說明：說明： 理想功的符號(hào)與功相同 膨脹過程 : ⊿ V 0， p0⊿ V 0 。后者無法加以利用，沒有技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，在計(jì)算理想功時(shí)應(yīng)把這部分功除外；相反，在壓縮過程中，接受大氣所給的功是很自然的，并不需要為此付出任何代價(jià)。將式（ 637）代入式（ 636），即得 （ 637） 式中 WR 為體系對(duì)環(huán)境或環(huán)境對(duì)體系所做的可逆功。T0 —— 大氣的溫度，常溫（ 298K或 293K）因假定 過 程是完全可逆，（（ 1）） 非流動(dòng)過程非流動(dòng)過程對(duì) 于非流 動(dòng)過 程， 熱 力學(xué)第一定律的表達(dá)式 為（ 636）Q 對(duì)體系為正，則對(duì)環(huán)境為負(fù)，數(shù)值相等，符號(hào)相反。完全可逆過程完全可逆過程① 體系內(nèi)部一切的變化必須可逆；②
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