化工熱力學(xué)---第6章流動系統(tǒng)的熱力學(xué)原理及應(yīng)用-在線瀏覽
2025-01-25 07:52本頁面
【正文】 不變化或者可以忽略 動能是否變化？ 通?？梢院雎? sWH??流體通過焓值的改變對外作功 , 或消耗功而升高焓值 節(jié)流閥 Throttling Valve 理想氣體通過節(jié)流閥溫度不變 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??混合設(shè)備 混合兩種或多種流體是很常見。 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?jǐn)?shù)。 ji mm ?? 和mmm ji ??? ?? ??入出m? 為總質(zhì)量流量。 0??? ?? jjii HxHxH入出?4231 HxHxHxHx BABA ???BABBBAAA mmmxmmmx????mA和 mB分別為流體 A和流體 B的質(zhì)量流量 管路和流體輸送 是否存在軸功 ? 有時存在 是否和環(huán)境交換熱量 ? 通常是 位能是否變化 ? 有時變化 動能是否變化 ? 通?？梢院雎? sWQzguH ???? ???22Bernoulli 方程 sWQzguH ???? ???22? ?PVUH ??? ?? PVU ?? ??實(shí)際流體的流動過程存在摩擦損耗，意味機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃W(xué)能，有摩擦損耗 UF ??對于無熱、 無軸功交換、 ??? /PU ??不可壓縮流體的穩(wěn)流過程 022???? uzgPF ????對于非粘性流體或簡化的理想情況，可忽略摩擦損耗，則 022??? uzgP ????例 61 ， 求原濕蒸汽的干度 ?解 sWQzguH ???? ???22節(jié)流過程無功的傳遞， 忽略散熱、 動能變化 和位能變化 12HH?T ℃ H kJ/kg 120 160 130 H2 627 16227 96627 1612 016 012 013 0 2...H?????kg/ 527362 ?在 MPa時 飽和液體焓值 Hl= 飽和蒸汽焓值 Hg= ? ? xHxHH gl ??? 1152 7 3 612 .HH ??9 7 0 90984422 7 9 2984452 7 3 61.....HHHHxlgl ???????解 sWQzguH ???? ???22例 62 30 ℃ 的空氣，以 5m/s的流速流過一垂直安裝的熱交換器，被加熱到 150 ℃ ，若換熱器進(jìn)出口管直徑相等，忽略空氣流過換熱器的壓降，換熱器高度為3m，空氣 Cp=(kgK),求 50kg空氣從換熱器吸收的熱量 ? ? ? ? P 603030342300515012 ????????將空氣當(dāng)作理想氣體，并 忽略壓降時 ?由此例可以看出 , 對于換熱過程 , 換熱器的動能變化和位能變化可以忽略不計(jì) 4 7 211 4 7 2381950 ??????kJ..Q 6 0 3 24 7 215 9 306 0 3 0 ????1122VTVT ?AuTAuT1122 ?s/m.TTuu 98630 342 351212 ???? 5930593259865021 222 ??????WQUEEE kp ????????? 體系 0??UzguWQH s ??????? 22對孤立體系 對封閉體系 WQU ???對穩(wěn)流體系 本節(jié)小結(jié) 對封閉體系 （熱力學(xué)第二定律） 熱力學(xué)第二定律 ? 克勞修斯說法：熱不可能自動從低溫物體傳給高溫物體。 ? 熱力學(xué)第二定律說明過程按照特定方向，而不是按照任意方向進(jìn)行。 其實(shí)質(zhì)是“自發(fā)過程都是不可逆的” 。 水往低處流 氣體由高壓向低壓膨脹 ? 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 。 ?我們可以使這些過程按照相反方向進(jìn)行 ， 但是需要付出代價 , 即消耗功 。 ?孤立體系 TQdS ??0?孤立dS. 2 熵函數(shù) 熵與熵增原理 熵平衡 產(chǎn)生出入體系 STQSmSmSjjii ??? ???? ???0?產(chǎn)生S? 熵流 是由于有熱量流入或流出系統(tǒng)所伴有的熵變化 可逆過程 ? TQ? 由于傳遞的熱量可正、可負(fù)、可零，熵流也亦可正、可負(fù)、可零。 有效能及過程熱力學(xué)分析 主要內(nèi)容： 1. 引言 2. 有效能、無效能 3. 理想功、損失功及其計(jì)算 4. 有效能的計(jì)算 5. 有效能與理想功的區(qū)別與聯(lián)系 引言 能量不僅有數(shù)量、而且有質(zhì)量（品位）。 學(xué)習(xí)目的：掌握一些基本的概念，為以后分析化工過程中的能量轉(zhuǎn)化、傳遞、使用和損失情況，改進(jìn)工藝過程，提高能量利用率指出方向和方法奠定基礎(chǔ)。 總能量分析 有效能分析 其它 有效能與無效能的概念 (1)能量的分類 ? 按可轉(zhuǎn)化為有用功的能力，分為三類： ?⑴高 (品）質(zhì)能量： 理論上能完全轉(zhuǎn)化為有用功的能量。如海水、地殼、環(huán)境狀態(tài)下的能量； ?⑶低（品）質(zhì)能量： 能部分轉(zhuǎn)化為有用功的能量。 有效能與無效能的概念 為了衡量能量的可利用程度或比較體系在不同狀態(tài)下可用于作功的能量大小 ， Keenen在 1932年提出了有效能的概念 。 常用 B或 Ex表示； 無效能 ： 理論上不能轉(zhuǎn)化為功的能量 。 ? 推論 ?高質(zhì)能量 =有效能 ?僵態(tài)能量 =無效能 ?低質(zhì)能量 =有效能 +無效能。化工過程中主要涉及： ?與熱量傳遞有關(guān)的加熱、冷卻、冷凝過程 （熱有效能） ； ?與壓力變化有關(guān)的壓縮、膨脹等過程 （壓力有效能） 。 在計(jì)算化學(xué)有效能時， 不但要確定環(huán)境的溫度和壓力，而且要指定基準(zhǔn)物種類和濃度 。 ?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 。 ?理想功是一個理想的極限值 ， 可作為實(shí)際功的比較標(biāo)準(zhǔn) 。 根據(jù)熱力學(xué)第二定律 ， 系統(tǒng)與環(huán)境之間的可逆?zhèn)鳠崃繛? Qrev=T0ΔS體系 s y sid STzguHW ????????022忽略動能和勢能變化 s y sid STHW ???? 02 穩(wěn)態(tài)流動體系理想功計(jì)算公式的推導(dǎo) ?穩(wěn)流過程的理想功只與狀態(tài)變化有關(guān) ， 即與初 、 終態(tài)以及環(huán)境溫度 T0有關(guān) ， 而與變化的途徑無關(guān) 。 ?理想功與軸功的區(qū)別 ：理想功是完全可逆過程所作的功 ， 它在與環(huán)境換熱 Q過程中使用卡諾熱機(jī)作可逆功 。 3 理想功的特點(diǎn) cRSid WWW ??s y sid STzguHW ????????022若對外做功， Wid?WRS 若對內(nèi)做功， Wid?WRS T P1H S1T P2H S2WsWC鍋 爐冷 凝 器T2 、QLT0QHT0T0透 平 機(jī)理 想 卡 諾 熱 機(jī)例 1 例 2 cRSid WWW ??HRS QTTW???????????121LC QTTW???????????201 4 損失功的定義 系統(tǒng)在相同的狀態(tài)變化過程中 ， 不可逆過程的實(shí)際功與完全可逆過程的理想功之差稱為 損失功 。 總STSTSTQSTW L ???? 00000 ?????? 根據(jù)熱力學(xué)第二定律， ΔS總 ≥ 0 ，所以 實(shí)際過程總是有損失功的，過程的不可逆程度越大，總熵增越大，損失功也越大。 ? 損失的功轉(zhuǎn)化為熱，使系統(tǒng)作功本領(lǐng)下降，因此，不可逆過程都是有代價的。 也就是說， 有效能在數(shù)值上等于系統(tǒng)從所處狀態(tài)變化到環(huán)境狀態(tài)過程中所作的理想功的負(fù)值。 例 3 ?小結(jié) ?主要介紹了有效能、無效能、理想功和損失功四個概念； ?學(xué)習(xí)了有效能、理想功和損失功的計(jì)算方法 ?比較了理想功和有效能之間的區(qū)別和聯(lián)系。（可視 N2為理想氣體） N2的等壓熱容 Cp=+ 103T kJ/(kmol 解： ? ?k m o l/kJdTT..dTCH p1338610271489273738133?????? ?? ??? ?Kk m o l/k
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