化工過程熱力學(xué)分析-在線瀏覽
2025-07-13 11:34本頁面
【正文】 工單元過程的熱力學(xué)分析 ◆ 三種常規(guī)的過程熱力學(xué)分析法 ◆ 節(jié)能理論進展和合理用能 基礎(chǔ)理論 能量的級別 從能量的觀點看，化工生產(chǎn)過程就是能量利用、轉(zhuǎn)化和消耗的過程。 化工生產(chǎn)過程中 除原料外，消耗各種形式的能源，如燃料、電力和水蒸氣等 得到產(chǎn)品的同時還可以提供能量，可輸出廠外或用于廠內(nèi)其他工序 現(xiàn)代大型化工廠既要求 原料綜合利用 ，也力求 能量綜合利用 。 （ 2）機械能 物理學(xué)上稱之為功，化工生產(chǎn)需要的機械能主要用于流體的輸送和壓縮。 （ 4）化學(xué)能 由于物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化提供或消耗的能量。燃料電池的效率理論上是一般蒸汽發(fā)電站的兩倍多。 將煤、石油、天然氣和核能中貯備的能量先轉(zhuǎn)化為熱能，然后再轉(zhuǎn)化為功供工業(yè)生產(chǎn)使用。 ηC永遠小于 1， WC恒小于 QH。這是為什么呢？ 熱功轉(zhuǎn)化是不可逆的，它存在明顯的方向和限度。如膨脹機中，高壓下的流體分子作定向有序運動才能輸出軸功；又如電子作定向有序運動才能輸出電功。 熱轉(zhuǎn)化為功是分子非定向無序運動轉(zhuǎn)化為定向有序運動，受到一定條件限制。 ? 自然界的能量分為三大類： 從熱二律考察：它們的質(zhì)量不相當(dāng)， 功的質(zhì)量高于熱。 ? 能量的貶質(zhì) —— 由高質(zhì)量的能量變成低質(zhì)量的 能量； ? 合理用能 —— 要注意對能量質(zhì)量的管理和保護， 盡可能減少能量貶質(zhì)，或避免不 必要的貶質(zhì)。 理想功就是系統(tǒng)的狀態(tài)變化以完全可逆方式完成 ， 理論上產(chǎn)生最大功或者消耗最小功 。 所謂的完全可逆 ， 指的是不僅系統(tǒng)內(nèi)的所有變化是完全可逆的 ， 而且系統(tǒng)和環(huán)境之間的能量交換 ， 例如傳熱過程也是可逆的 。 cRsid WWW ?? )( 穩(wěn)流過程的理想功 可逆的 穩(wěn)流過程 1 2 Q(T1→T 2) 無數(shù)個小型 卡諾熱機 狀態(tài) 1 狀態(tài) 2 p2,T2,H2,S2 Ws(R) Wc Q0(T0) 周圍自然環(huán)境 溫度 (T0) 圖 61 穩(wěn)流過程 Wid示意圖 21 SSS ???? 理想功應(yīng)是可逆軸功和卡諾功之和： 02100 ??? SSTQcRsid WWW ?? )(? 虛線包圍部分作為開系。只要初 、 終態(tài)相同 ， 無論是否可逆過程 ， 其理想功是相同的 。 ? 通過比較理想功與實際功 ， 可以評價實際過程的不可逆程度 。 ? 熱力學(xué)第二定律意指： 能量只能沿著一個方向即耗散的方向轉(zhuǎn)化 兩種損失和兩種效率 ? 能量損失 —— 通常指通過各種途徑由系統(tǒng)排到環(huán)境中去的未能利用的能量 ? 籠統(tǒng)地說能量損失非但違反熱力學(xué)第一定律，而且無意義 兩種損失 能量損失 火用損失 內(nèi)部損失 —— 由系統(tǒng)內(nèi)部各種不可逆因素造 成的火用損失 火用 損失 外部損失 —— 系統(tǒng)向環(huán)境排出的能量中包含 的火用損失 ? 第一定律效率有多重形式，因過程的特性而異，分為熱效率和性能系數(shù) (1)第一定律效率 ηⅠ 兩種效率 —— 第一定律效率和第二定律效率 消耗量收益量效率 ?η達到期望所消耗的能量過程期望的能量??ANEEηΙ(2)第一定律效率 ηⅡ 兩種效率 —— 第一定律效率和第二定律效率 總量進入系統(tǒng)的各種火用流總量離開系統(tǒng)的各種火用流??????XXE EEη達到期望所消耗的火用過程期望的火用??XAXNEEηΙ① 普遍火用效率 兩種效率 —— 第一定律效率和第二定律效率 idsa WWη ?② 熱力學(xué)效率 ηa 產(chǎn)功： sida WWη ?耗功： 高低高id低XXidaEEWWηΔΔ??傳熱： 為傳熱過程中低溫流體獲得的火用 低XEΔ為傳熱過程中高溫流體給出的火用 高XEΔ 兩種效率 —— 第一定律效率和第二定律效率 HLHLaTTTTηTTQTTQη0010高0低1111??????????????????????第二定律效率反映了火用的利用率，是衡量過程熱力學(xué)完善性的量度。
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