文档介绍：本章运用热力学的第一与第二定律,应用理想功、损失功、有效能和无效能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。。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。在各种热力学过程中,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。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。需要指出:热和功不是状态函数,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。化工过程涉及到的能量:物质的能量和能量的传递。物质的能量(以1kg为基准)热力学能:U分子尺度层面上的物质内部的能量动能:EK=1/2u2势能(位能):Ep=gZ能量的传递:热:Q功:W从能量守恒可导出普遍条件下适用的能量平衡方程。,T1,V1,U1,u1,H1p2,T2,V2,U2,u2,H2Z2δm1δm2dE/dt,dm/dt,δWs,δQ单位质量的总能量表达:,应该根据过程的特征,正确而灵活地将能量平衡方程式应用于不同的具体过程。(1)封闭体系封闭体系是指体系与环境之间的界面不允许传递物质,而只有能量交换,即δm1=δm2=0,于是能量方程式(6-9)变成(6-10)封闭系统进行的过程通常都不能引起外部的势能或动能变化,而只能引起内能变化,即又因封闭体系流动功为零,由式(6-5)得δW=δWS于是有对单位质量的体系(6-12)又m为常数,式(6-10)中d(mE)体系=mdE=mdU,所以(6-11)(2)稳态流动体系敞开体系:体系和环境有物质和能量的交换流动过程有如下特点(1)设备内各点的状态不随时间变化(2)垂直于流向的各个截面处的质量流率相等。