PDF《第六章 流动系统的热力学原理及应用》

三、封闭系统的熵平衡 根据热力学第二定律 ,若写成等式,则 其积分形式为 熵产生 :在不可逆过程中,有序的能量耗散为无序的热能(如摩擦等) ,并为系统吸收而导 致系统熵的增加,这部分熵常称为熵产生. >不可逆 =可逆

0 不可逆 =0 可逆 不可逆过程 =可逆过程 有效能的方向和不可逆性表现在: ① 当过程是可逆时,有效能不会向无效能转化,有效能的总量保持不变. ② 当过程是不可逆时,有效能向无效能转变,使有效能的总量减少.

2、有效能损失D(EL) (1)定义:不可逆过程中有效能的减少量. (2)计算式:D=理想功-实际功 对于稳流体系:若忽略动能、势能的影响 实际功 Ws=Q-Δ H 理想功 Wid=T0Δ S-Δ H D=Wid-Ws=T0Δ S-Δ H-Q+Δ H=T0Δ S-Q (3)D 与WL 的关系: 即D=0 时,过程可逆;

D>0 过程不可逆;

D0,表明有效能增加. (3)水蒸气有效能变化 =(167.4-2706)-293(0.572-7.133)=- 616KJ Δ B 水0.所以 (2)结论: ① 能量衡算是以热一律为基础,有效能衡算是以热

一、二定律为基础;

② 能量守恒,但有效能不一定守恒.可逆过程有效能守恒,不可逆过程有效能总是减少的;

③ 能量衡算反映了能量的利用情况,而有效能衡算可反映能量的质量、数量的利用情况;

④ D 的计算方法有两种: 或

2、有效能效率 (1)定义:为输出的有效能与输入的有效能之比: (2)结论 ① 有效能效率在任何情况下均有: ② 若D=0,则 ,说明过程为完全可逆过程 ③ 若D>0,则 ,说明过程为不可逆过程 ④ 偏离

1 的程度愈大,D 愈大,过程的不可逆程度就愈大

10 ⑤ 对一切过程(不论过程本身产功,还是耗功) ,只有 该过程才能进行. 例题 6-7 某工厂有两种余热可资利用,其一是高温烟道气,主要成分是二氧化碳、氮气和水汽, 流量为 500kg・h-1 ,温度为 800℃,其平均定压热容为 0.8kJ・kg-1 ・K-1 ;

其二是低温排水,流量为 1348kg・h-1 ,温度为 80℃,其平均定压热容为 4.18kJ・kg-1 ・K-1 ,假设环境温度为 298K,问两种余 热中的有效能各为多少? 解:烟道气按理想气体处理

3、有效能的分析 对一个过程进行热力学分析,一般分为四步: (1)根据需要确定被研究的物系;

(2)确定输入及输出各物流,能流的工艺状况及热力学函数;

(3)计算各物流,能流的有效能;

(4)对体系进行有效能衡算,求出有效能损失和有效能效率.

4、能量的合理利用 (1)防止能量无偿降级 (2)采用最佳推动力的工艺方案 (3)合理组织能量梯次利用 §6.4 气体的压缩与膨胀

一、气体的压缩 对于稳定流动过程,压缩过程的理论轴功由下式计算: (该式可用于任何介质的可逆与不可逆 过程)

二、气体的膨胀

1、绝热节流膨胀:该过程是等焓过程,即 节流效应:由于压力变化而引起的温度变化称为节流效应. (1)微分节流效应系数:由微小压力变化所引起的温度变化的比值,称微分节流效应系数,用 表示,即 对于理想气体: =0;

对于真实气体,则可能存在以下三种情况: ① >0,节流后温度降低称冷效应;

② =0,节流后温度不变称零效应;

③