化工熱力學(xué)理論-在線瀏覽
2024-08-08 00:20本頁面
【正文】 算偏離性質(zhì)根據(jù)Pitzer三參數(shù)對應(yīng)狀態(tài)原理，流體的熱力學(xué)性質(zhì)可統(tǒng)一地表達(dá)為： (237)其中可分別表達(dá)為：，等關(guān)系。以普遍化Virial方程(142)、(143)表達(dá)的偏離性質(zhì)關(guān)系為： (238) (239)式中：；；； 純物質(zhì)的逸度及逸度系數(shù)Lewis定義的純物質(zhì)逸度： (240)逸度系數(shù)的定義式為： (241)逸度、逸度系數(shù)與偏離Gibbs函數(shù)間的關(guān)系和性質(zhì)為： (取參考壓力為單位壓力) (242) (取參考壓力等于研究態(tài)壓力) (243)逸度和逸度系數(shù)的應(yīng)用：定量衡量流體的非理想性及處理相平衡關(guān)系等時十分有用。圖23 溫熵(TS)圖 純組分氣液平衡兩相混合物的性質(zhì)，與單一相的性質(zhì)和兩相的相對量有關(guān)。第5章 溶液相平衡熱力學(xué)本章學(xué)習(xí)要求本章要求學(xué)生掌握平衡的判據(jù)與相律、二元系統(tǒng)的氣液平衡相圖、氣液相平衡的計(jì)算類型與方法、氣液相平衡數(shù)據(jù)的熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)。相平衡中常用的通式為：對恒T、P的封閉系統(tǒng)：。若液相中的組分逸度用活度系數(shù)來計(jì)算，即或，則氣液平衡準(zhǔn)則為：或 (47)這種用狀態(tài)方程和活度系數(shù)兩個模型來處理氣液平衡的方法稱為狀態(tài)方程+活度系數(shù)法或EOS+γ法。第III、IV類型是露點(diǎn)計(jì)算，簡記為，其中的液相組成x必須滿足歸一化的要求。其中的氣、液相組成、必須滿足歸一化與的要求，需滿足物料衡算方程的限制。若液相采用LewisRandall規(guī)則為基本的標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，則從式(47)可知： (410)式中：稱為Poynting因子。在這種情況下，計(jì)算時只需一個活度系數(shù)模型和蒸氣壓方程，已經(jīng)不需要使用狀態(tài)方程，因計(jì)算過程較為簡便而被廣泛使用。 等壓二元?dú)庖浩胶鈹?shù)據(jù)熱力學(xué)一致性校驗(yàn)對于等壓二元系統(tǒng)，從(426)可得： (431)先計(jì)算A、B的面積，并計(jì)算： 和 (432)其中：和分別是系統(tǒng)的最高和最低溫度。特別需要指出的是：在氣液平衡數(shù)據(jù)熱力學(xué)一致性檢驗(yàn)中，只是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)質(zhì)量的必要條件，而非充分條件。重點(diǎn)與難點(diǎn)6 熱力學(xué)第I定律及其工程應(yīng)用 封閉系統(tǒng)能量衡算方程系統(tǒng)在過程前后的能量變化應(yīng)與系統(tǒng)在該過程中傳遞的熱量Q與功W的代數(shù)和： (51)通常規(guī)定：系統(tǒng)吸熱為正，放熱為負(fù)；系統(tǒng)對環(huán)境作功，得功為負(fù)，式(51)即是熱力學(xué)第I定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式。對于穩(wěn)定流動過程，滿足：；則穩(wěn)定流動過程的能量衡算方程為： (55)若以單位量的流體為計(jì)算基準(zhǔn)，式(55)可寫為： (56) 穩(wěn)定流動過程熱力學(xué)第I定律的應(yīng)用(1) 機(jī)械能平衡方程對于與環(huán)境間無熱、無軸功交換的不可壓縮、非粘性理想流體的穩(wěn)定流動過程： (57)式(57)即為Bernoulli’s方程。式(56)可簡化為： (58)當(dāng)流體經(jīng)過閥門、孔板或多孔塞的降壓部件，流體的流速無明顯的變化，工業(yè)上稱為節(jié)流裝置，則式(58)進(jìn)一步簡化為： (59)即節(jié)流過程是等焓過程。式(55)簡化為： (510)若系統(tǒng)絕熱，則：；若系統(tǒng)無軸功。 可逆軸功及其計(jì)算方法可逆軸功指的是無任何摩擦損失的軸功，可由熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)的變化進(jìn)行計(jì)算。實(shí)際過程存在各種機(jī)械摩擦，用于衡量實(shí)際軸功與可逆軸功的比值稱為機(jī)械效率，其定義為： 對于產(chǎn)功過程： (513)對于耗功過程： (514)機(jī)械效率用實(shí)驗(yàn)測定，通常。流體節(jié)流時，由于壓力的變化引起的溫度變化稱為節(jié)流效應(yīng)，即JouleThomson效應(yīng)，以表示。對真實(shí)氣體，存在下列三種情況：(1) ；節(jié)流后溫度降低稱為冷效應(yīng)；(2) ；節(jié)流后溫度不變稱為零效應(yīng)；(3) ；節(jié)流后溫度升高稱為熱效應(yīng)；對于大多數(shù)氣體，室溫下節(jié)流后溫度降低呈現(xiàn)冷效應(yīng)，而對于氫、氖、氦等氣體室溫下節(jié)流后溫度反而升高，出現(xiàn)熱效應(yīng)現(xiàn)象。在等熵膨脹過程中，當(dāng)壓力有微小的變化時所引起的溫度變化稱為等熵效應(yīng)，以表示。7. 熱力學(xué)第II定律與熵衡算方程 熱力學(xué)第II定律的三種表述方式(1) 熱傳導(dǎo)過程的不可逆性—熱流方向的Clausius說法：熱不可能自動地從低溫物體傳給高溫物體。(3) 熵表述法—熵增原理：孤立系統(tǒng)的熵只能增加，或達(dá)到極限時保持不變。 可逆Carnot循環(huán)與熱機(jī)效率Carnot熱機(jī)及其循環(huán)由四個基本部分組成：高溫?zé)嵩?、低溫?zé)嵩?、透平機(jī)(向外界作軸功)、泵(消耗軸功)，如圖53所示。圖53 Carnot熱機(jī)基本循環(huán)過程 圖54 Carnot循環(huán)的TS圖Carnot循環(huán)的過程熱力學(xué)分析：取Carnot熱機(jī)為研究對象，則該裝置為穩(wěn)定流動的敞開系統(tǒng)。但在操作過程中透平機(jī)處于浸蝕狀態(tài)，水泵處于氣蝕狀態(tài)，對設(shè)備的損害很大，無實(shí)際應(yīng)用意義。(2) 熱流熵()：系統(tǒng)與環(huán)境間由于熱交換引起的熵變。僅與過程的不可逆程度相聯(lián)系。對于敞開系統(tǒng): (522)對于穩(wěn)定流動過程，滿足，則：或 (523)(1) 絕熱穩(wěn)定流動過程：；(2) 可逆絕熱穩(wěn)定流動過程： ，為等熵過程。 理想功(Ideal Work)與損失功(Lost Work)理想功()是一個理想的極限值，指的是系統(tǒng)的狀態(tài)變化在一定的環(huán)境條件下按完全可逆方式進(jìn)行時，理論上產(chǎn)生的最大功或者消耗的最小功。環(huán)境通常是指大氣、天然水源、大地等，其溫度為、壓力為(一般情況下)。對于產(chǎn)功過程： (532) 對于耗功過程： (533) 熵衡算方程在化工單元過程熱力學(xué)分析中的應(yīng)用分析方法是對選定的系統(tǒng)，應(yīng)用敞開系統(tǒng)的熱力學(xué)第I定律，即能量衡算方程式(510)；與熱力學(xué)第II定律，即熵衡算式(523)，定量分析實(shí)際過程的不可逆性程度，計(jì)算理想功與損失功的大小，目的是揭示各種不可逆因素引起損失功的原因和大小，找到能量利用不合理的薄弱環(huán)節(jié)，改進(jìn)生產(chǎn)，提高過程熱力學(xué)完善性的程度，從而提高能量的利用率。聯(lián)立式(22)與能量衡算方程式(510)，即： (22) (510)則：或根據(jù)絕熱穩(wěn)流過程的熵衡算式(523)，系統(tǒng)的熵變就是過程的熵產(chǎn)量，即，因而損失功為： (534)損失功與流體的壓力降、及V有關(guān)，而，因此
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1