热量火用和冷量火用.ppt

1kg氮气由初态p1=0.45MPa、t1=37℃，经绝热节流压力变化到p2=0.11MPa。环境温度t0=17℃。求： ①节流过程的火用损失； ②氮气在相同的初、终态之间变化可得到的最大有用功； ③在同样的初、终压力之间进行可逆定温膨胀时的最大有用功 Rg=0.297kJ/(kg?K) 例2.9 节流过程是指流体（液体、气体）在流道中流经阀门、孔板或多孔堵塞等设备时压力降低的一种特殊流动过程。如果节流过程中流体与外界没有热量交换就称为绝热节流。 节流过程是典型的不可逆过程，过程中流体处于非平衡状态。 绝热节流过程 绝热节流过程 根据稳定流动能量方程:? δq=dh+δw? 得出绝热节流前后流体的比焓值不变 h1=h2 T1=T2 由于节流时流体内部存在摩擦阻力损耗，所以它是一个典型的不可逆过程，节流后的熵必定增大。 s1＜s2 热量火用 和 冷量火用 PPT制作：smilejuan 一、火用 Exergie 用来描述能量可用性的热力学参数为火用，它表示各种形态的能量中所包含的可以转换为功的能量的多少。 不能转变为有用功 的那部分能量→火无 能量=火用+火无 利用火用的概念来分析热力学问题，可以说明能量转换和传递过程中其数量和质量的变化关系。 与热量一样，热量的火用和火无的大小可以在T-s图上以相应的面积来表示。 二、热量火用 The heat exergies 在环境温度T0确定的条件下，热量Q中最大可能转变为有用功的部分称为热量火用，以Ex,Q 表示。 系统从高温热源T定温吸热Q，其火用=卡诺循环所做的功。 T S AnQ ExQ T Q T0 （1）热量 火用取决于： Q 、T、T0 （2）热量 火用为过程量 （3）热量 火无除与环境温度有关外，还与?S有关 （4）热量 火用的正、负号与Q相同：吸热，系统获得了火用 若系统温度T 变化，取微元循环→微元卡诺循环 积分： Q的火无值： ?Ex dS ExQ T S T0 ?S AnQ ?Q 二、冷量火用 The cold heat exergies 冷量也是热量，冷量火用是系统低于环境温度时的热量火用。 从（低于环境温度的）冷源 吸收的热量 和推导热量火用一样，只要通过在系统和环境之间进行的任意可逆方式，就能确定冷量火用，可以设想以环境为热源，以系统为冷源，在冷、热源之间通过可逆制冷机，消耗外界的有用功，从冷源提取冷量并向热源供热。供入热源的消耗热量都是火无，根据火用守恒原则，供给制冷机的有用功只可能转换为冷源的火用。 当系统在低于环境温度T0下从状态1吸收冷量q到达状态2，冷量火用为 因为TT0，系统在可逆过程中吸收的冷量火用为负值，意味着系统吸收冷量时放出了火用，而放出冷量的冷物体或冷库则得到了火用。所以，与热量火用不同，冷量火用流的方向和冷量流的方向是相反的。 T=T0 热量火用为零 TT0 随着T的增大而增大 冷量火用 热量火用 热量火用和冷量火用 与温度的关系 T→∞时，EQ/Q→1， 但远小于1，因为热量 不可能100%转化为有用功。 TT0时，随着T的减低EX,Q/Q增大，并且EX,Q/Q可以大于1，并随T减小而急剧增大。这表明冷量火用数值上可以大于冷量本身，所以冷量火用更珍贵，超低温系统可以获得很大的有用功。 热量火用和冷量火用分别为热量和冷量固有的性质 和热量、冷量一样，热量火用和冷量火用都是过程量，它们都取决于可逆换热时系统温度T的变化规律 热量火用和热流的方向一致，而冷量火用和热流的方向相反。所以，热量火用和热量火无都小于热量，而冷量火无总大于冷量，冷量火用可以小于、等于和大于冷量。 小结 THANK YOU!