質(zhì)量衡算與能量衡算培訓(xùn)課程(參考版)
2025-02-26 11:25本頁(yè)面
【正文】 F3VpH q c T???輸出系統(tǒng)的焓 P c T系統(tǒng)內(nèi)積累的焓 qddpTE V ct??輸入系統(tǒng)的焓 T 不考慮池散熱 q = 0 池中污水混合均勻，任意時(shí)刻從池中排出污水溫度與池中相同，設(shè)其為 T。 采用外循環(huán)法加熱 ， 使污水以 5 m3/h流量通過(guò)換熱器 ， 換熱器用水蒸氣加熱 ， 其出口溫度恒定為 100℃ 。 63170 0 10 100 10 418 4T????? ＝℃ ？ 1700MW m3/s 在 100m3/s的流量下，吸收 1700MW能量后河水溫度的變化為 有相變 無(wú)相變 Q = mCP△ T Q = mCV△ T Q = m L 有相變 無(wú)相變 ∑HP－ ∑HF = qmCP△ T ∑HP－ ∑HF = qmr 或 qmr + qmCP△ T 封閉系統(tǒng) 開(kāi)放系統(tǒng) EQ = Q ∑HP－ ∑HF = q 熱量衡算方程 ∑HP－ ∑HF + Eq = q 能量衡算一般方程 △ E = Q + W 不涉及系統(tǒng)與環(huán)境間做功，能量用焓表示 本節(jié)小結(jié) （ 1）物質(zhì)的總能量由哪幾部分組成？系統(tǒng)內(nèi)部能量的變化與環(huán)境的關(guān)系如何？ （ 2）什么是封閉系統(tǒng)和開(kāi)放系統(tǒng)？ （ 3）簡(jiǎn)述熱量衡算方程的涵義。 設(shè)冷卻水的質(zhì)量流量為 冷卻水吸收熱量速率為 ?????qPF mpH H q c T? ? ???（ 2）以河流水為衡算對(duì)象。 河流上游流速為 100m3/s， 水溫為 20℃ 。 若定壓比熱容不隨溫度變化 (或取物料平均溫度定壓比熱容 ) 如熱流體為飽和蒸汽，放熱后變?yōu)槔淠?，冷凝液以飽和溫度離開(kāi)系統(tǒng)時(shí) 【 例 】 燃煤發(fā)電廠將煤化學(xué)能的三分之一轉(zhuǎn)化為電能 ， 輸出電能 1000MW。 H2 —— 單位質(zhì)量物料離開(kāi)系統(tǒng)時(shí)的焓， kJ/kg。 H H E qP F q? ? ???內(nèi)部能量的變化表現(xiàn)為 ？ 三、 封閉系統(tǒng)的熱量衡算 0 0 物料的定壓熱容 物料溫度改變 物料的質(zhì)量 無(wú)相變條件下 物質(zhì)熱量和溫度的變化可用比熱容來(lái)表示 （ 1）恒壓過(guò)程：系統(tǒng)吸收的熱量全部用于焓的增加 Q m H??Q m e??（ 2）恒容過(guò)程：系統(tǒng)吸收的熱量全部用于內(nèi)能的增加 物料的定容熱容 (一）無(wú)相變條件下的熱量衡算 pH c T? ? ?Ve c T? ? ?QE m L?QpE m c T??物質(zhì)的潛熱 對(duì)于固體或液體： CP = CV pQ m c T熱量衡算方程 Q m L?(二）有相變條件下的熱量衡算 發(fā)生相變時(shí)，吸收或放出熱量而溫度不變 則系統(tǒng)能量的變化可表示為： 系統(tǒng)能量的變化可表示為： 看課本 p40例題 注意：對(duì)單位時(shí)間物料進(jìn)行衡算 H H E qP F q? ? ???穩(wěn)態(tài)過(guò)程 H H qPF??四、開(kāi)放系統(tǒng)的熱量衡算 () 開(kāi)放系統(tǒng) —— 與環(huán)境既有物質(zhì)交換又有能量交換 則熱量衡算方程表示為 系統(tǒng)內(nèi)無(wú)熱量積累 看課本 p41例題 開(kāi)放系統(tǒng)中能量變化率的計(jì)算： 當(dāng) 只有一種物料 流經(jīng)系統(tǒng)時(shí)，物料進(jìn)入系統(tǒng) 輸入 的能量 mH q HP2??() 物料離開(kāi)系統(tǒng)所 輸出 的能量 mH q HF1??() mH H q H HP F 2 1()? ? ???() 式中： qm—— 通過(guò)系統(tǒng)的物料的質(zhì)量流量， kg/h或 kg/s。 對(duì)有化學(xué)反應(yīng)的系統(tǒng)，要考慮 反應(yīng)物與生成物不 同溫度時(shí)的焓值 。? ? ? ???單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)物料總能量的變化可表示為： 則能量衡算方程可表示為： H H E qP F q? ? ???單位時(shí)間 輸出 系統(tǒng)的物料的焓值總和，即物料帶出的 能量總和 單位時(shí)間 輸入 系統(tǒng)的物料的焓值總和，即物料帶入的 能量總和 單位時(shí)間 系統(tǒng)內(nèi) 能量的 積累 單位時(shí)間 環(huán)境輸入系統(tǒng)熱量，即系統(tǒng)的 吸熱量 () 單位： kJ/s 焓的定義 H e p???焓是溫度與物態(tài)的函數(shù)，進(jìn)行熱量衡算時(shí)除選取 時(shí)基準(zhǔn)外，還需選取物態(tài)與溫度基準(zhǔn)。 能量輸入輸出的方式： WQ1E E 2E輸入 輸出 做功 總能量 進(jìn)行能量衡算首先要確定衡算的范圍，即衡算系統(tǒng) E Q W? ? ?系統(tǒng)從外界吸收的熱量 系統(tǒng) 對(duì)外所做的功 系統(tǒng)內(nèi)部 能量的變化 () E 物料所具有的各種能量之和，即總能量 ΔE = E2－ E1＋ E3 系統(tǒng)內(nèi)物料能量積累 靜壓能 位能 動(dòng)能 內(nèi)能 E E E E E ? ? ? ? 輸出 系統(tǒng)的物料攜帶總能量 輸入 系統(tǒng)的物料攜帶總能量 ΔE 系統(tǒng)能量變化 能量衡算的一般方程 系統(tǒng)經(jīng)過(guò)某一過(guò)程時(shí)，其內(nèi)部能量的變化以系統(tǒng)從環(huán)境吸收熱量和對(duì)外做功的形式表現(xiàn)出來(lái)，因此 二、熱量衡算方程 在冷卻 、 加熱 、 散熱過(guò)程中 ， 只涉及物料溫度與熱量的變化過(guò)程 ， 此時(shí)能量可用焓表示 。 （ 3）質(zhì)量衡算的基本關(guān)系是什么？ （ 4）以全部組分為對(duì)象進(jìn)行質(zhì)量衡算時(shí)，衡算方程具有什么特征？ （ 5）對(duì)存在一級(jí)反應(yīng)過(guò)程的系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量衡算時(shí)，物質(zhì)的轉(zhuǎn)化速率如何表示？ 本節(jié)思考題 書(shū)面作業(yè) p46— ； ； 第三節(jié) 能
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