化工热力学第六章 化工过程能量分析.ppt

文档介绍：第六章化工过程能量分析
第一节热力学第一定律及其应用
第二节热力学第二定律及其应用
第三节理想功、损失功和热力学效率
第四节有效能
第五节化工过程能量分析及合理利用
§6-1 热力学第一定律及其应用
热力学第一定律即为能量守恒定律,它阐明了能量“量”的属性。
人体的能量平衡
热量平衡
§6 -2 稳流系统的热力学第一定律
开系的特点:
①体系与环境有物质的交换。
除有热功交换外,还包括物流输入和
输出携带能量。
任何系统能量平衡:
进入系统的能量-离开系统的能量=系统内能量的积累
稳流系统能量平衡:
进入系统的能量-离开系统的能量=0
图 6-1 稳定流动过程
换热器
透平机
基准水平面
I
II
如图为一稳定流动过程:
当只有一股物料流入和流出:
流体带入的能量
流体带出的能量
0
列出平衡方程:
由焓的定义:
则上式可写成:
对单位质量流体:
上两式为开系稳流过程的能量平衡式或称为开系稳流
过程热力学第一定律数学表达式。
则:
稳流系统热力学第一定律的简化及应用
1)流体流经压缩机、透平机、鼓风机、泵等设备
若设备散热很小,可近似看成绝热过程,则:
即系统与环境交换的轴功等于系统的焓变。若知道工作流体通过设备时
进、出口状态下的焓值,即可求得该设备的轴功。
2)流体流经管道、换热器、吸收塔、精馏塔、混合器、反应器等设备
(6-6)
上式是冷凝器、蒸发器、冷却器等热负荷确定的依据,因此在
进行设备设计中进行的热量衡算,严格的讲应称为焓衡算。
3) 流体流经节流阀或多孔塞当流体流经阀门或孔板等装置
,
(6-7)
即节流过程为等焓流动
4)流体流经蒸汽喷射泵及喷嘴
⑴、喷管
喷管:作用是通过流体获得高速,而压强下降。
当出口流速﹤音速时,可用渐缩喷管:
当入口流速﹤音速,当出口流速﹥音速时,用于拉法尔喷管:
亚音速
超音速
(6-8)
——称为绝热稳定流动方程式。
流体流经喷射设备时,通过改变流动的截面积,将流体自身的焓转变为动能,
从而获得较高的流速。
(6-9)
(2)扩压管:在流动方向上流速降低、压力增大的
装置称为扩压管。
根据此式(6-8)、(6-9)可计算流体终温、质量流速、
出口截面积等,因此它是喷管和扩压管的设计依据。
由热力学基本关系式可知
过程的
, 但T≠0,所以
因此可逆绝热稳流过程为等熵过程。