文档介绍：第6章
化工过程的能量分析
化工过程需要消耗大量能量,提高能量利用率、合理地使用能量已成为人们共同关心的问题。从最原始的意义上来说,热力学是研究能量的科学,用热力学的观点、方法来指导能量的合理使用已成为现代热力学一大任务。
进行化工过程能量分析的理论基础是
热力学第一定律
热力学第二定律

在“物化”课程中我们已经学习过热力学两大定律,利用这两大定律可以计算过程的热和功,以及判断过程的方向和限度。
但“物化”上着重介绍两大定律在封闭系统中的应用,而在实际化工生产中大量遇到的是敞开体系,这类体系中进行的是流动过程,因此在化工热力学课程中进一步讨论两大定律对流动过程的应用。
能量平衡方程
能量守恒与转化
自然界的物质是千变万化的,但就其数量来说是不变的,能量也是守恒的,热力学第一定律明确表明了自然界中能量的多种形式之间是可以相互转换的,但只能是等量相互转换,这就说明能量既不能被消灭,也不能凭空产生,必须遵循守恒规律。
用数学式来表示就是
Δ(体系的能量)+Δ(环境的能量)= 0
或
Δ(体系的能量)= -Δ(环境的能量)
能量守恒与转化
体系的概念
1、封闭体系(限定质量体系)
与环境仅有能量交换,而无质量交换,体系内部是固定的。
2、敞开体系(限定容积体系)
与环境既有能量交换也有质量交换。由于敞开体系与环境有物质交换,因此,体系内部的物质是不断更新的,敞开体系实际是以一定空间范围为研究对象的。
3、稳流过程
敞开体系中发生的过程为流动过程,如果流动过程进行时,限定容积体系内任一点的状态都不随时间而变(但各点状态可以不同),则此过程称为稳定流动过程,简称稳流过程。
化工生产中大都为稳定流动体系
4、均流过程
如果在流动过程中的任何时刻,整个限定容积内物质的状态是均匀的,限定容积内任一点都处于相同的状态(但整个限定容积内的状态随时间而变),则此过程称为均匀流动过程,简称均流过程。
如:钢瓶充气或排气的过程