[工學(xué)]化工過程能量分析-文庫吧資料
2025-01-25 11:12本頁面
【正文】 系統(tǒng)在變化過程中 ， 由于途徑的不同 ， 所產(chǎn)生 (或消耗 )的功是不一樣的 。 熱機的熱效率 火力發(fā)電廠的熱效率大約為40% 高溫?zé)嵩? TH 低溫?zé)嵩? TL 1211W? ????卡諾熱機的效率 1211TTQW ?????熵增原理 等號用于可逆過程，不等號用于不可逆過程。 ? 第一定律沒有說明過程發(fā)生的方向 ， 它告訴我們能量必須守衡 。 自然界中的物理過程能夠自發(fā)地向平衡方向進行。 ? 開爾文說法：不可能從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓?。換熱設(shè)備的能量平衡方程與混合設(shè)備的能量平衡方程相同，但物流之間不發(fā)生混合。 ji mm ??mmm ji ??? ?? ??入出m?為總質(zhì)量流量。 Hj為單位質(zhì)量第 j股輸入物流的焓值， xj為第 j股輸入物流占整個輸入物流的質(zhì)量分數(shù)。 噴嘴 擴壓管 噴嘴與擴壓管 202uH ?? ? ?sWQzguH ???? ???22是否存在軸功 ? 否 是否和環(huán)境交換熱量 ? 通?？梢院雎? 位能是否變化 ? 否 2222112uuHH???質(zhì)量流率 222111VAuVAum ???流體通過焓值的改變來換取動能的調(diào)整 透平機和壓縮機 透平機是借助流體的減壓和降溫過程來產(chǎn)出功 壓縮機可以提高流體的壓力，但是要消耗功 透平機和壓縮機 sWH??sWQzguH ???? ???22是否存在軸功 ? 是 ! 是否和環(huán)境交換熱量 ? 通常可以忽略 位能是否變化 ? 不變化或者可以忽略 動能是否變化？ 通?？梢院雎? sWQzguH ???? ???22節(jié)流閥 是否存在軸功 ? 否 是否和環(huán)境交換熱量 ? 通?？梢院雎? 位能是否變化 ? 否 動能是否變化 ? 通?？梢院雎? 0H??節(jié)流閥 Throttling Valve 理想氣體通過節(jié)流閥溫度不變 混合設(shè)備 混合兩種或多種流體是很常見。 流體通過時 ，使壓力沿著流動方向降低 ， 而使流速加快的部件稱為噴嘴 。 可逆條件下的軸功 對于液體，在積分時一般可將 V當(dāng)作常數(shù)。kg1。 ? 對于流動過程，系統(tǒng)與環(huán)境交換的功是軸功與流動功之和 2211 VPVPWW s ??? 穩(wěn)態(tài)流動系統(tǒng)的能量平衡關(guān)系可寫為 221112112222 22 VPVPWQgzuUgzuUs ???????????? ??????????? ??? ? sWQzguPVU ????????? 2 2 將焓的定義 H=U+PV 代入上式可得穩(wěn)定流動系統(tǒng)的能量平衡方程 穩(wěn)定流動系統(tǒng)的熱力學(xué)第一定律表達式為： 使用上式時要注意單位必須一致。 這種流體內(nèi)部相互推動所交換的功 ， 稱為流動功 。 一部分是通過泵 、 壓縮機等機械設(shè)備的轉(zhuǎn)動軸 ， 使系統(tǒng)與環(huán)境交換的軸功Ws；另一部分是單位質(zhì)量物質(zhì)被推入系統(tǒng)時 ， 接受環(huán)境所給與的功 ， 以及離開系統(tǒng)時推動前面物質(zhì)對環(huán)境所作的功 。 12111 21 gzuUE ???22222 21 gzuUE ??? g為重力加速度。 流體從截面 1通過設(shè)備流到截面 2，在截面 1處流體進入設(shè)備所具有的狀況用下標(biāo) 1表示，此處距基準面的高度為 z1，流動平均速度 u1，比容 V1，壓力 P1以及內(nèi)能 U1等。 WQE ??? 封閉體系的能量平衡方程 ? 在閉系非流動過程中的熱力學(xué)第一定律數(shù)學(xué)表達式為 ? WQU ??? 穩(wěn)態(tài)流動體系的能量平衡方程 ? 穩(wěn)態(tài)流動是指流體流動途徑中所有各點的狀況都不隨時間而變化，系統(tǒng)中沒有物料和能量的積累。 ? 體系在過程前后的能量變換 ΔE應(yīng)與體系在該過程中傳遞的熱量 Q與功 W相等。因此，熱和功是兩種本質(zhì)不同且與過程傳遞方式有關(guān)的能量形式。另一類是過程中系統(tǒng)和環(huán)境傳遞的能量，常見有功和熱量，它們就不是狀態(tài)函數(shù)，而與過程有關(guān)。5 化工過程的能量分析
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