化工热力学ch2体的PVT关系.ppt

本章要求 三.能量平衡方程的应用 1.封闭体系：无质量交换，限定质量体系 可逆条件下的轴功 一些常见的属于稳流体系的装置 喷嘴与扩压管 喷嘴与扩压管 透平机和压缩机 透平机和压缩机 节流阀 节流阀 Throttling Valve 混合设备 混合设备 混合设备 换热设备 管路和流体输送 管路和流体输送 Bernoulli 方程 例 3-1 1.5MPa的湿蒸汽在量热计中被节流到0.1MPa和403.15K，求湿蒸汽的干度 1 3 2 混合器 整个换热设备与环境交换的热量可以忽略不计，换热设备内部两股物流存在热量交换。换热设备的能量平衡方程与混合设备的能量平衡方程相同，但物流之间不发生混合。 mA和mB分别为流体A和流体B的质量流量 稳态流动模型通常是一个不错的近似 通过泵得到轴功 位能变化 泵 水 是否存在轴功? 有时存在 是否和环境交换热量? 通常是 位能是否变化? 有时变化 动能是否变化? 通常不变化 实际流体的流动过程存在摩擦损耗，意味机械能转变为热力学能，有摩擦损耗 对于无热、 无轴功交换、 不可压缩流体的稳流过程 对于非粘性流体或简化的理想情况，可忽略摩擦损耗，则 解 节流过程无功的传递， 忽略散热、 动能变化 和位能变化 2796.2 160 2716.6 120 H kJ/kg T ℃ 130 H2 1.5MPa 饱和液体焓值 Hl=844.9 饱和蒸汽焓值 Hg=2792.2 * * 热力学第一定律及应用 第三章 掌握能量平衡方程的形式及应用 本章重点 稳流过程的能量平衡方程 热力学第一定律的实质就是能量在数量上是守恒的，基本形式为： Δ（体系的能量）＋Δ（环境的能量）＝0 或Δ（体系的能量）＝－Δ（环境的能量） 体系的能量的增加等于环境的能量的减少。 3.1 能量平衡方程 一．热力学第一定律的实质 1. 封闭体系：与环境仅有能量交换，没有质量交换。体系内部是固定的。封闭体系是以固定的物质为研究对象。 在实际生产中大都遇到三种体系 3. 敞开体系：与环境有能量交换，也有质量交换。 2. 孤立体系：与环境没有能量交换，也没有质量交换。 二.能量平衡方程?? 1.一般形式（敞开体系） （1）物料平衡方程 进入体系的质量－离开体系的质量 ＝体系质量的积累 ?m1- ? m2=dm体系 （2）能量平衡方程 进入体系的能量－离开体系的能量=体系积累的能量 进入体系的能量: 微元体本身具有的能量 E1δm1 环境对微元体所作的流动功 P1V1δm1 环境传入的热量 δQ 环境对体系所作的轴功δWs 离开体系的能量: 微元体带出能量E2δm2 流体对环境所作的流动功 P2V2δm2 体系积累的能量＝ d（mE） 能量恒等式为： E1δm1+P1V1δm1+δQ +δWs -E2δm2-P2V2δm2=d(mE) (A) 1 ) E－单位质量流体的总能量，它包含有内能、动能和位能。 注意： 一部分是单位质量物质被推入系统时，接受环境所给与的功，以及离开系统时推动前面物质对环境所作的流动功pv。 2）系统与环境交换功W 由两部分组成： 一部分是通过泵、压缩机等机械设备的转动轴，使系统与环境交换的轴功Ws； 2.1) PV—流动功，表示单位质量流体对环境或环境对流体所作的功 功＝力*距离＝P*A*V/A=PV P1V1—输入流动功，环境对体系作功 P2V2—输出流动功，体系对环境作功。 ??? 2.2)Ws—单位流体通过机器时所作的轴功 可逆轴功 对于可逆总功 d(PV)=PdV+VdP 积分式 ? 代入，整理，得到 将 H=U+PV E1δm1+P1V1δm1+δQ +δWs -E2δm2-P2V2δm2=d(mE) m1=m2=m δm1=δm2=dm=0 δQ+δWs=mdE 不存在流动功 若 δWs=δW δQ+δWs=mdU 或 δQ+δW=mdU 积分：Q+W=ΔU 2. 稳态流动体系的能量平衡方程 稳态流动是指流体流动途径中所有各点的状况都不随时间而变化，系统中没有物料和能量的积累。 (1)每点状态不随时间变化 (2)没有质量和能量的积累 (1)一般能量平衡方程 对稳流体系,由式(5-9)得： =0 δm1=δm2=dm (H2-H1) δm+ (C22-C12) δm+g(Z2-Z1) δm-δWs-δQ=0 积分： 稳定流动系统的热力学第一定