化工节能原理与技术2解析.ppt

第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 6 化学反应的最大有用功 标准态下化学反应的最大有用功 标准态下化学反应的焓变 标准态下化学反应的熵变 （标准态生成自由焓） 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 6 化学反应的最大有用功 例 2-5 在298.15 K 和 1 atm 下， CO 和 O2 进行燃烧反应生成 CO2 。反 应前反应物 CO 和 O2 不进行混合，试求此化学反应的最大反应有用功。 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 6 化学反应的最大有用功 例 2-6 在例2-5的反应中加入惰性气体 N2 ,该气体不参加反应，其反应式为 CO + O2 /2 + 1.88 N2 = CO2 + 1.88 N2 反应前后反应物和生成物都进行混合，反应前后物系总压仍为 1 atm，温度 仍为 298.15 K。试求此反应过程的最大反应有用功。 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 7 气体的扩散 火用 在 P0 、T0 下的气体可逆定温地转变到其在环境空气中的分压力 Pi0 时所能 作出的最大有用功。 气体的扩散 火用 单位质量气体的扩散 火用 对真实溶液 ？ 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 8 元素和化合物的化学 火用 标准化学 火用 ：用环境模型计算的物质化学 火用。 基准物和基准反应 基准反应：一种非基准物质（包括元素、单质和化合物）与一种或几种基准 物在 P0、T0 下发生化学反应，而反应物和生成物均为P0、T0 下的纯物质。 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 8 元素和化合物的化学 火用 标准化学 火用 ：用环境模型计算的物质化学 火用。 环境模型中的基准物化学 火用 为零 元素的化学 火用：元素与环境物质进行化学反应变成基准物所提供的最大化 学反应有用功。 元素的标准化学 火用：化学反应在规定的环境模型中 空气中所含组分的标准化学 火用： 扩散 火用 纯态化合物的标准摩尔化学 火用： 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 8 元素和化合物的化学 火用 例 2-7 试用龟山-吉添田环境模型求碳（石墨）的标准化学 火用 例 2-8 试用龟山-吉添田环境模型求甲烷 CH4 气体的标准化学 火用 附录1 和 附录 2 （无机与有机化合物的标准摩尔化学 火用） 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 9 燃料的化学 火用 燃料的化学 火用 （燃料 火用）：P0 、T0 下的燃料与氧气一起稳定流经化学 反应系统时，以可逆方式转变到完全平衡的环境状态所能作出的最大有用功。 EF EO2 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 9 燃料的化学 火用 燃料的化学 火用 （燃料 火用）（简化的近似计算公式。） 气体燃料 液体燃料 固体燃料 一般液体燃料和固体燃料 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 9 燃料的化学 火用 例2-9 计算 C2 H4 燃料的标准化学 火用 （燃料 火用） 作业：用反应过程焓变计算燃料的标准化学 火用 。 第 2 章 节能的热力学 2. 5 火用 损失和 火用 衡算方程式 2. 5. 1 火用损失和 火用的衡算方程 火用 损失：不可逆过程中 火用 的减少量 火用 衡算方程： 输入系统的 火用 = 输出系统的 火用 + 火用 损失 + 系统 火用 的变化 第 2 章 节能的热力学 2. 5 火用 损失和 火用 衡算方程式 2. 5. 2 封闭系统的 火用 衡算方程式 第 2 章 节能的热力学 2.2 能量与热力学第一定律 2.2.2 稳定流动开口系统能量衡算 （1）. 统一基准焓法 规定 0 K 时稳定单质的理想气体的焓为零； 规定 298.15 K 时稳定单质的理想气体的焓为零； 基准态下化合物的焓等于标准生成焓 无论物理变化，还是化学变化，元素守恒 无论物理变化，还是化学变化，过程焓变： ΔH = H终态 – H初态 653.15 K时， H初态 = - 49.17 × 106 (kJ) 753.15 K时， H终态 = - 49.98 × 106 (kJ) ΔH = H终态 – H初态 = 0