文档介绍：例题例题1?上一内容?下一内容?回主目录第六章第六章化工过程的能量分析化工过程的能量分析§ 能量平衡方程及其应用§§、损失功及热力学效率§§§?上一内容?下一内容?回主目录本章运用运用热力学的第一与第二定律,应用理想功、损失功、和等概念对化工过程中能量的转换、传递与使用进行热力学分析,评价评价过程或装置能量利用的有效程度,确定其能量利用的总效率,揭示揭示出能量损失的薄弱环节与原因,为分析、改进工艺与设备,提高能量利用率指明方向。66本章是本课程的重点和难点。例题例题3?上一内容?下一内容?回主目录 。自然界的一切物质都具有能量,能量有各种不同的形式,可以从一种形式转化为另一种形式,但总能量是守恒的。(能量数量守恒)Helmholtz(1821 - 1894) 1847年,德国物理学家和生物学家Helmholtz 发表了“论力的守衡”一文,全面论证了能量守衡和转化定律。例题例题4?上一内容?下一内容?,体系和环境之间往往发生能量的传递。能量传递的形式有两种,即热和功。通过体系的边界,体系与体系(或体系与环境)之间由于温差而传递的能量叫做热热。由于存在温差以外的其它势差而引起体系与环境之间传递的能量叫做功功。例题例题5?上一内容?下一内容?:需要指出:?热Q和功W不是状态函数,热和功是能量的传递形式。它们的值与过程进行的途径和方式有关。不同的途径传递的热和功是不同的。?热和功只有当体系由于过程的进行而发生变化时才出现。它们只有在过程发生时才有意义,也只有联系某一具体的变化过程时,才能够计算出热和功来。?热和功都是被传递的能量,当能量以热的形式传入体系后,不是以热的形式储存,而是增加了该体系的内能。例题例题6?上一内容?下一内容?,池中的水比作内能,雨落下变成池中的水,就像热传递给体系后,变为内能一样。就热力学的观点,功和热是转移中的能量,是不能贮存在体系之内的,不转移时能量总是贮存在体系和环境内。所以,体系在过程前后的能量变化△E 应与体系在该过程中传递的热Q与功W之代数和相等。如E1、E2分别代表体系始、终态的总能量,则△E = E2﹣E1= Q+W(6-1)式(6-1)就是热力学第一定律的数学表达式。规定体系吸热为正值,放热为负值;体系得功为正值,对环境做功为负值,正负号表明了能量传递的方向。例题例题7?上一内容?下一内容?。先对敞开体系敞开体系,即与环境既有质量又有能量交换的体系进行分析,分析中必须同时考虑质量平衡与能量平衡。 能量平衡方程能量平衡方程图6-1所示为一敞开体系。虚线所包围的区域为研究的体系。流体从截面1经过设备流到截面2。在截面1处流体进入设备所具有的状况用下标1表示。例题例题8?上一内容?下一内容??2m?1u1z2u2z1dx1122SW?Q?1 11 1EUPV2 22 2E UPV在该点处假设进入体系的物料为一微分量的质量δm1,流体处于距基准面z1的高度处,图6-1 敞开体系示意图其单位质量的物料所具有的总能量为E1,平均速度为u1,比容为V1,压力为P1,内能为U1等。同样在截面2处流体流出设备时所具有的状况用下标2表示。例题例题9?上一内容?下一内容?,若体系内没有发生化学反应,对体系进行质量恒算,则进入体系的能量= 离开体系的能量+体系内积累的能量体系dmmm??21??式中dm 体系为体系积累的质量。再根据能量守恒原理,则得写成微分式则为体系)()()(21mEdWmEQmE????????移项后得21)()()(mEmEWQmEd????????体系(6-4)(6-3)(6-2)例题例题10?上一内容?下一内容?(6-4)中δW 是体系与环境交换的功,它包括与环境交换的轴功δWs 和流动功δWf 。界面1 流动功:同理,界面2:111111)(mpVAVApm?????2)(mpV?在连续流动过程中,流体内部相互推动所交换的功称为流动功流动功。流体流动过程中,通过机械设备的旋转轴在体系与环境之间交换的功称为轴功轴功。用Ws表示。sw