文档介绍：5. 化工过程的能量分析
主讲:蒋琪英
各章之间的联系
各章之间的联系
2 流体的p-V-T关系
[p、V、T,Cp、
Cv,EOS]
3 纯流体的热力学
性质[难测的H,S,U
由EOS,Cp,Cv得到]
流体混合物的
热力学性质
7 相平衡:
f[2,4],γ[4]
10 化学平衡:µ[4]
5 化工过程的
能量分析:H、S、
U、W(3)
蒸汽动力循
环和制冷循环:
H、S、W(3)
给出物质
有效利用
极限
给出能量
有效利用
极限
化工热力学的任务
图1-5
本章目录
5. 化工过程的能量分析
基本要求
化工热力学还是一门有关能量的科学,由于真实过程的不可逆性,造成了能量在再分配的过程中不可避免的品位降低,有部分的能量损耗。通过热力学的能量分析,可以确定具体过程中能量损失的具体部位和损耗原因,帮助优化能源的利用,提高效率。
本章重点阐述过程能量分析评价的理论和方法,旨在从热力学的角度探讨化工过程的能量分析和合理利用。
5. 化工过程的能量分析
重点 能量平衡方程重点:讲授清楚表达式中各项意义,计算基准,掌握正确建立能量守恒式方法,正确计算热效应和功;熵和第二定律部分重点:讲清楚熵增原理、熵平衡(熵产和熵流)理想功、损失功和等概念及计算方法。 难点 熵增原理概念、各种效率
5. 化工过程的能量分析
本章内容
(1) 热力学第一定律——能量转化与守恒方程;
(2) 热力学第二定律;
(3) 熵增、熵产生与熵平衡;
(4) 理想功、损失功与热力学效率;
(5) 有效能的定义及计算
(6)过程能量的评价与分析
能量守恒与转化
内能(U): 系统内部所有粒子除整体势能和整体动能外,全部能量的总和。包括分子内动能、分子内势能和分子内部的能量。
动能(EK):如果物质具有质量m,并且以速度u 运动,那么,物系就具有动能EK=1/2mu2
重力势能(Ep ):如果物质具有质量m,并且与势能基准面的垂直距离为z,那么,物系就具有势能E= mgz
能量平衡方程
热(Q):由于温差而引起的能量传递. 。做为能量的交换量,必然会涉及到传递方向的问题。即热量不仅具有绝对数值,而且需要正负号来表示能量的传递方向。在化工热力学中,规定物系得到热时Q 为正值,相的,物系向环境放热时Q 为负值。
功(W ):除了热Q 之外的能量传递均叫做功,以表示。与热Q 一样,功W 也是物系发生状态变化时与环境交换的能量,只是W 是另一种形式。于是,在化工热力学中对于功W 也做了正负号的规定。物系得到功作用,记为正值;而物系向环境做功,记为负值.
能量平衡方程
ΔU = E2-E1=Q +W
即进入系统的能量减去离开系统的能量等于系统内部储存能量的变化
(5-1)
z2
基准面
z1
u1
δm1
截面1
1
δQ
u2
δWS
截面2
体系
2
δm2
物料从截面1流经设备,截面2流出,进入的物料为δm1,单位质量的流体动能为EK,平均流速为u1,比容为V1,压力为p1,内能为U1。截面2同样
能量平衡方程
对于敞开体系,体系与环境之间既存在物质交换,也存在能量交换,而一切物质都具有能量,能量是物质固有的特性。系统蓄积的能量,如动能、势能和热力学能等是系统状态函数。过程中系统和环境传递的能量,常见有功和热,它们不是状态函数,而与过程有关。
能量平衡方程