文档介绍：第六章化工过程热力学分析
内容:
基础理论
化工单元过程热力学分析
过程热力学分析的三种基本方法
合理用能原则
课时:6
要求:
1、了解能量的级别
2、掌握理想功、损失功的概念及计算
3、熟悉对化工单元进行热力学分析以及三种基本方法(对过程进行热力学分析)的特点
基础理论
1、能量形式分类
(1)热能——精馏、蒸发、干燥、吸收剂或吸附剂再生、
化学反应等都需要热能——燃料。
(2)机械能——流体输送和压缩(泵、压缩机、真空泵、
鼓风机等)——电、余热获得高温高压蒸汽。
(3)电能——便于输送、调节、自动化等(电解、电镀、
电热)。
(4)化学能——由于化学物质结构变化提供或消耗的能量。
能量的级别
2、能量质量分类
(1)高级能量——理论上可以完全转变为功的能量,如机
械能、电能、水力能、风力能等。
(2)低级能量——理论上不能全部转变为功的能量,如热
能、内能、焓等。
(3)寂态能量——完全不能转变为功的能量,如大气、大
地、天然水资源具有的内能。
能量的级别
3、能量的贬质
由高质量的能量变为低质量的能量——贬质(意味着做
功能力的损耗)如:节流和传热过程(高温热转化为低温
热、高压流体转化为低压流体)。
4、合理用能
注意对能量质量的保护和管理,尽可能减少能量贬质,
避免不必要的贬质。
能量的级别
概念:
理想功——指体系的状态变化是在一定的环境条件下,按
完全可逆的过程进行时,理论上可能产生的最大功或者必须
消耗的最小功。是一切实际产功或耗功大小的比较标准。
(1)体系内部一切变化必须可逆;
(2)体系只与温度为T0的环境进行可逆的热交换。
理想功Wid
理想功Wid
1、稳流过程理想功Wid的计算
无数个小型
卡诺热机
环境
T0
稳流过程
由理想功Wid的概念
Wid= WS(R) +WC
由敞开体系稳流、可逆过程熵平衡关系式:
由能量平衡方程式即热力学第一定律:
Wid只与T0和初
末态有关。
理想功Wid
例6-1 试求25℃、 ℃、
的理想功,已知0 ℃·kg-1。设环境温
度为(1)25 ℃,(2)-25 ℃
解:
25℃、:
h1= kJ·kg-1 s1= kJ·kg-1 ·K-1
0℃、:
h2=- kJ·kg-1 s2=- kJ·kg-1 ·K-1
理想功Wid
(1)25 ℃
(2)-25 ℃
理想功Wid
结论:理想功的数值不仅与初末态有关,还与
环境温度有关
2、稳定流动化学反应过程理想功Wid的计算
可用来判断一个化学反应得以实现的条件。
标准状态下( 25 ℃,):
标准反应热(标准状态下化学反应过程的焓变)
标准反应熵(标准状态下化学反应过程的熵变)
标准生成焓。
标准熵。
理想功Wid