化工节能减排技术(1-2)孙老师教程文件.ppt

* 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 4 封闭系统的 火用 封闭系统的 火用： 封闭系统从给定状态以可逆方式转变到环境状态，并只与 环境交换热量时所能作出的最大有用功。 封闭系统的能量方程 可逆过程 封闭系统的 火用 封闭系统的 火无 * 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 4 封闭系统的 火用 封闭系统的 火用： 封闭系统从给定状态以可逆方式转变到环境状态，并只与 环境交换热量时所能作出的最大有用功。 封闭系统的 火用 从状态1可逆变化到状态2时所作的最大有用功： * 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 5 稳定流动系统的 火用 稳定流动系统的 火用： 稳定物流经可逆方式与环境交换热量时所能作出的最大有用功。 稳流能量方程 熵方程 进入系统的熵 + 不可逆性引起的熵产量 = 离开系统的熵 + 系统熵的变化 * 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 5 稳定流动系统的 火用 稳定流动系统的 火用： 稳定物流经可逆方式与环境交换热量时所能作出的最大有用功。 稳流能量方程 熵方程 可逆条件 稳定流动系统的 火用 * 第 2 章 节能的热力学 2.4 能量的 火用 计算 2. 4. 5 稳定流动系统的 火用 稳定流动系统的 火用： 稳定物流经可逆方式与环境交换热量时所能作出的最大有用功。 稳定流动系统的 火用 稳定流动系统的 火无 不考虑宏观动能和位能 （焓 火用） 从状态1可逆变化到状态2时所作的最大有用功： * 第 2 章 节能的热力学 2.2 能量与热力学第一定律 输入系统的能量 - 输出系统的能量 = 系统储存能量的变化 宏观动能：mc2/2 宏观位能：mgz 系统内部的微观能量（内能）：U 2.2.1 闭口系统能量恒算式 Q = ΔU + W 对单位质量 q = Δu + w 对微元过程 δq = du + δw * 第 2 章 节能的热力学 2.2 能量与热力学第一定律 2.2.2 开口系统能量衡算 物质流转移到系统的能量为： δm1 δm2 δQ δW δm1 (u+ pv + c2/2 + gz) = δm2 (h + c2/2 + gz) h = u + pv H = U + pV * 第 2 章 节能的热力学 2.2 能量与热力学第一定律 2.2.2 开口系统能量衡算 开口系统的能量衡算式为： δm1 δm2 δQ δW dU =δQ – δW + δm1(h1 + c12/2 + gz1) –δm2 (h2 + c22/2 + gz2) δQ = δm2 (h2 + c22/2 + gz2) – δm1(h1 + c12/2 + gz1) +δW + dU * 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 稳定流动：空间各点参数不随时间变化的流动过程 （1）.热和功的交换不随时间而变； （2）.物质交换不随时间而变； （3）.进、出口截面参数不随时间而变 dU =δQ – δW + δm1(h1 + c12/2 + gz1) –δm2 (h2 + c22/2 + gz2) dU =0， δm1 = δm2 Q = ΔH + m Δ c2/2 + mg Δ z + W Q = Σout mi(h + c2/2 + gz)i –Σin mi(h + c2/2 + gz)i + W （对多股流体） * 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 例2-1：某化肥厂生产的半水煤气，其组成如下：CO2 9%，CO 33%, H2 36%,N2 21.5%, CH4 0.5%。进变换炉时水蒸气与一氧化碳的体积比为6，温度为 653.15 K。设变换率为85%，试计算出变换炉的气体温度。 变换气 半水煤气 水蒸气 100 kmol n kmol (nH2O : nCO =6) T=380℃ * 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 进入炉中的湿气体各组分的物质的量（kmol)： CO2 9; CO 33; H2 36; N2 21.5; CH4 0.5; H2O 198 出变换炉时湿气体各组分的物质的量（kmol)： CO2 37.5; CO 4.95; H2 64.05; N2 21.5; CH4 0.5