c6化工過程的能量分析-文庫吧資料
2025-01-02 12:06本頁面
【正文】 體系只與溫度為 T0 的環(huán)境進行可逆的熱交換。當(dāng)經(jīng)歷的過程不同時，其所能產(chǎn)生（或所消耗）的功是不同的，一個完全可逆的產(chǎn)功過程可產(chǎn)出最大有用功；而一個完全可逆的需功過程，僅消耗最小功。n有效能分析法： 將 熱力學(xué)第一定律，熱力學(xué)第二定律結(jié)合起來，對化工過程每一股物料進行分析，是用有效能效率評價。熵平衡方程式可寫成（（ 2）） 封 閉 體系 熵 平衡方程（ 634） 因 如果是可逆過程， ⊿ S產(chǎn)生 ＝ 0，則式（ 633）簡化為熵的定義式（（ 3）） 穩(wěn)態(tài) 流 動 體系 熵 平衡方程 因體系本身狀 態(tài) 不隨 時間 而 變 ⊿ S體系 ＝熵 積累 ＝ 0（ 635） 理想功、損失功理想功、損失功 化工生產(chǎn)中，人們希望合理、充分地利用能量，提高能量利用率，以獲得更多的功。（ 633） 式（ 633）中 為 熱熵流 ，流入體系為正，離開體系為負。熵產(chǎn)生越大，造成 能量品位降低 越多。熵產(chǎn)生是由于過程的 不可逆性 而引起的那部分熵變。同樣地，也可以導(dǎo)致熵的變化。熵平衡就是用來檢驗過程中熵的變化，它可以精確地衡量過程的能量利用是否合理。 根據(jù)熱力學(xué)第二定律，能量的傳遞和轉(zhuǎn)換必須加上一些 限制 。 即孤立體系經(jīng)歷一個過程時，總是自發(fā)地向熵增大的方向進行，直至熵達到它的最大值，體系達到平衡態(tài)。 由式 (629)可導(dǎo)得不可逆過程的熱溫商小于熵變，即兩式合并： 式（ 632）是 熵增原理熵增原理 的表達式。（ 629）Clausius (1822 1888)因此 不可逆循環(huán) （ 631） 由式（ 628）可導(dǎo)得 可逆過程的熱溫商等于熵變 式（ 631）就是熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式，它給出任何過程的熵變與過程的熱溫商之間的關(guān)系。因此，只要將式（ 627）沿著某一 可逆循環(huán) 過程作循環(huán)積分，就得到此循環(huán)的表示式（ 628）對于任何不可逆循環(huán)因此將式 (628)和式 (629)合并 ,得（ 630） 式中符號 表示循環(huán)過程； 稱為微分過程的熱溫商。 熵函數(shù)熵函數(shù) 熵與熵增原理熵與熵增原理 從 Carnot 循環(huán)的熱效率表達式（ 625）可以導(dǎo)出熱力學(xué)函數(shù)熵的表達式。從式（ 625）可知： （（ 1）） 對于可逆熱機，只有當(dāng)?shù)蜏責(zé)嵩?T2 接近絕對零度或高溫?zé)嵩?T1 接近于無窮大時，才能通過循環(huán)將熱全部轉(zhuǎn)化為功。 但熱不能通過循環(huán)全部轉(zhuǎn)化為功， 有一定的條件（利用熱機，在兩個不同溫度間循環(huán)）和限度（卡諾循環(huán)熱效率）。 Carnot定理定理 所有工作于 相同 等溫?zé)嵩春偷葴乩湓粗g的熱機，以可逆機效率為最大； 所有工作于相同 等溫?zé)嵩春偷葴乩湓粗g的可逆機其效率相等，與工作介質(zhì)無關(guān)。高溫?zé)嵩? T1低溫?zé)嵩? T2 由此可以看出 ,從高溫?zé)嵩次盏臒崃恐?，沒有完全轉(zhuǎn)化為功，必有一部分能量要排放到低溫?zé)嵩粗腥?。它由高溫?zé)嵩础釞C和低溫?zé)嵩慈糠纸M成。 自然界提供的能源中，約 90％一般要經(jīng)過熱轉(zhuǎn)化成各種功（如煤、石油、天然氣、核能、太陽能等），因此，熱成了能量轉(zhuǎn)化中必經(jīng)的 “中間體 ”，研究熱轉(zhuǎn)化為功的效率具有特殊重要的意義。 （ 622）例題例題 61 62 熱功轉(zhuǎn)化熱功轉(zhuǎn)化 功可以全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，而熱要全? 轉(zhuǎn)變?yōu)楣Ρ仨毾耐獠康哪芰?，這已為大量實踐所證明。動能是否變化?（ 618） ③③ 流體經(jīng)過節(jié)流膨脹、絕熱反應(yīng)、絕熱混合等 絕熱過程 時是否存在軸功 ?位能是否變化 ?通常可以忽略否否是否和環(huán)境交換熱量 ? 通?？梢院雎缘褥蔬^程即（ 618）換熱設(shè)備即：若取整個換熱器作為體系，忽略與環(huán)境交換的熱量（熱損失為零）：假設(shè)流動過程為可逆， dU=δQ pdV，代入上
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