第十六次课-热力学第二定律4热二律小结.ppt

或取空气和环境组成孤立系，则 于是有效能损失为 T S T0 Ex,Q An,Q i 3. 混合过程有效能损失的计算 例4　两股空气流动在绝热容器中混合，如图所示，已知m1=3kg,p1=500kPa,t1=27℃，m2=3kg, p2=500kPa, t2=27℃；Cp=1.007KJ/(KgK),Rg=0.287KJ/(KgK),问混合气流出口压力能否达到400 KPa? 解：根据热力学第一定律有： 求解孤立系各组件过程熵变 由热力学第二定律可知，该过程不能实现 要使该混合过程发生，并使出口混合压力达到最大值，其最大值是多少？ 5－20 5－23 5－27 作业 热能工程教研室 热能工程教研室 热能工程教研室 2. 不可逆过程熵变——数学表达式（2） 孤立系熵增原理举例(6) T1 T0 R Q1 Q2 WR Q1=Q1’ ，?tIR ?tR，W IRWR IR W’IR Q1’ Q2’ 做功能力的损失 做功能力：以环境为基准，系统可能做出的最大功 做功能力损失： §5-7 火用参数的基本概念、热量火用 一、Ex与An的定义 能量中除了 Ex 的部分，就是 An 在环境条件下，能量中可转化为有用功的最高份额称为该能量的Ex（Exergy）。或者，热力系只与环境相互作用，从任意状态可逆地变化到与环境相平衡的状态时，作出的最大有用功称为该热力系的Ex。 在环境条件下不能转化为有用功的那部分能量称为An（anergy） E=Ex+An 三种不同品质的能量 1、可无限转换的能量——电能、机械能、风能等 2、不能转换的能量——环境热能 3、可有限转换的能量——温度高于环境温度的热能 E=Ex，An=0 E=An，Ex=0 E=Ex+An E=Ex+An Ex ——作功能力 环境一定，能量中最大可能转换为功的部分 500 K 100 kJ 1000 K 100 kJ T0=293 K T0=293 K 二、热量的Ex与An 1、恒温热源 T 下的 Q，环境温度为T0 Ex,Q: Q中最大可能转换为功的部分 T S T0 Ex,Q An,Q 卡诺循环的功 T 2、变温热源下的Q，环境温度为T0 T S T0 Ex,Q An,Q 微元卡诺循环的功 热量的Ex与An的说明 1、Q中最大可能转换为功的部分，就是Ex,Q T S T0 Ex,Q An,Q 2、 Ex,Q = Q-T0?S = f (Q ,T,T0 ) Ex损失 3、单热源热机不能作功 T=T0, Ex,Q=0 4、Q 一定，不同 T 传热, Ex 损失，作功能力损失 Q ,T0一定，T ExQ T一定，Q ExQ 三、冷量的Ex与An 冷量：工程上把与温度低于环境温度T0的物体（TT0）交换的热量称为冷量。 冷量的火用：温度低于环境温度的系统，吸收热量Q0（冷量）时对外做出的最大有用功称为冷量的火用。 T0 TT0 ?Q ?Wmax ?Q0 卡诺循环的功 冷量的Ex与An的说明 实际上，只要系统状态与环境的状态有差别， 就有可能对外作功，就有Ex 。 T S T0 T Ex,Q0 Q0 冷量Ex可理解为: TT0, 肯定是对其作功才形成的，而对应的最小输入功（就是Ex）就是存在冷量里 四、孤立系统熵增与Ex损失 最大作功能力 可逆 不可逆 Ex 作功能力降低 Ex损失 不可逆 dS ? 孤立系熵增与Ex损失 Q T2 T1 取热源T1和T2为孤立系 G-S公式—普适公式 它表明：环境温度一定时，孤立系统火用损失与其熵增成正比。 实际过程中的 一切不可逆因素 引起作功能力损失(火用损) 引起孤立系统熵增（非孤立系统熵产） 孤立系熵增与能量贬值 孤立系统的熵只能增大，或者不变，绝不能减小，这一规律称为孤立系统熵增原理。 孤立系统中进行热力过程时火用只能减小不会增大，极限情况下保持不变，这就是能量贬值原理。 孤立系熵增的根本原因是不可逆因素引起的。 孤立系的熵增表示不可逆因素的大小，也表示有效能损失的大小。因此，孤立系熵增原理又称为能量贬值原理。 ? 热二律的表述 ? 卡诺循环和卡诺定理 ? 熵，热二律表达式 ? 孤立系熵增原理及有效能损失 小 结 1. 卡诺定理——对热机的指导意义 2. 热力学第二定律的数学表达式 过程角度 循环角度 孤立系统角度 非孤立系统角度 3. 熵的定义与意义 定义： 熵是状态参数 意义： （1）可逆过程与外界热交换的方向与大小的度量 （2）dSiso表征了不可逆的程度 （3）dSiso可作为判断过程方向性的一般判据 （4） dSiso表征有效能损失的大