化工过程的能量分析.ppt

§6.5.2火用的计算1、物理火用：浓度、组成不变，T，P?T0，P0引起的火用变化。2、化学火用：T0，P0?T0，P0，但浓度、组成变化引起的火用变化。3、功的火用即是功4、动能、位能对火用的贡献可忽略扩散：浓度变化化学反应：组成变化热的火用ExQ压力火用ExP火用热机效率：将热机所作的功W与所吸的热Q1之比称为热机效率,用η表示。热机效率大小与过程的可逆程度有关。卡诺定理：所有工作于同温热源和同温冷源之间的热机，其效率都不能超过可逆机，即可逆机的效率最大。6.2.4热机效率TS①等温可逆膨胀②绝热可逆膨胀③等温可逆压缩④绝热可逆压缩§6.2.5卡诺循环（Carnotcycle）卡诺定理推论：所有工作于同温热源与同温冷源之间的可逆机，其热机效率都相等，即与热机的工作物质无关。卡诺定理的意义：解决了热机效率的极限值问题。01040203Tl——高温热源的温度，K。最高限为锅炉的使用极限，约450oC。栖化800oCT2——低温热源的温度，K。最低限为环境温度。常州夏天30oC，北极-50oC常州夏天ηmax=58%；北极ηmax=79%。火力发电厂的热效率大约为40%可逆机的效率：6.2.6可逆机的效率凡是自发的过程都是不可逆的，而一切不可逆过程都可以归结为热转换为功的不可逆性。01一切不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行，而熵函数可以作为体系混乱度的一种量度。02热力学第二定律的本质与熵的概念A“”号为自发过程，“=”号为可逆过程B任何一个体系与它的环境捆绑在一起均可看作一个孤立体系!!!C注意：判断孤立体系是否自发过程的依据是总熵变大于0，而不是体系的熵变大于0。D环境E孤立体系F体系熵的定义及应用23%Option1熵增原理指出：应用熵增原理时应注意：孤立体系总熵变一切自发的过程只能向总熵值增加的方向举行，它提供了判断过程方向的准则。当总熵值达到最大，也即体系达到了平衡。30%Option2熵增原理A熵增的过程即是能量损耗的过程B熵平衡就是用来检验过程熵的变化，它可以精确地衡量过程的能量有效利用．6.3.4熵平衡6.3.4熵平衡敞开体系的熵平衡方程应用于封闭体系应用稳定流动过程6.3.4熵平衡§6.3.4熵平衡例7：有人有一发明如下，请判断它的可行性T=450K环境1T=273K环境2高温储热器冷却水解题思路：是否同时符合热力学第一、第二定律（能量守恒、总熵变≥0）01答：不可行02153例6-5036.3.4熵平衡理想功Wid01损失功WL02热力学效率η036.4理想功和损失功指体系的状态变化以完全可逆过程实现时，理论上可能产生的最大功或者必须消耗的最小功。完全可逆是指：体系内所有的变化过程必须是可逆的．体系与温度为T0的环境进行热交换是可逆的。理想功是一个理论的极限值，是实际功的比较标准。理想功Wid：6.4理想功和损失功非流动过程01?U=Q+W∵过程完全可逆，而且体系所处环境构成了一个温度为T0的恒温热源。理想功——产生最大功；消耗最小功02理想功稳定流动过程环境的温度理想功理想功Wid仅与体系状态有关，与具体的变化途径无关。理想功Wid与环境的温度T0有关。说明理想功6.4理想功和损失功P,MPaT,0CH(KJ/Kg)S(KJ/Kg.K)Wid(KJ/Kg)蒸汽7.00285.92772.15.8133-1044.3蒸汽1.0179.92778.16.5865-819.90.00816925(水)104.890.3674例6：有一股压力分别是7.0MPa和1.0MPa蒸汽用于作功，经稳流过程变成250C的水，求Wid(T0=298K)结论：1）高压蒸汽的作功本领比低压蒸汽强。2）高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽弱，因此用低压蒸汽来加热最恰当。损失功WL：01由于实际过程的不可逆性，将导致作功能力的损失。02损失功——体系在给定状态变化过程中该过程实际功Wac与所计算的理想功Wid的差值：03损失功损失功损失功：与1）环境温度T0；2）总熵变有关过程的不可逆性越大，△S总越大，WL就越大，因此应尽可能降低过程的不可逆性。热力学效率η实际过程的能量利用情况可通过热力学效率η加以评定．6.4理想功和损失功例7：流动水由900C变为700C，CP=1Cal/g.K，若大气温度为250C忽略压差，求WL(T0=2