文档介绍：第四章 化工过程的能量分析
♦第一节能量平衡方程 ♦第二节热功间的转换
♦第三节嫡函数 ♦第四节理想功、损失功和热力学效率 ♦第五节有效能
第一节能量平衡方程
-、 能量守恒与转换
一切物质都具有能量
能量是物质固有的特性。通常,
能量可分为两大类:
・一类是系统蓄积的能量，如动能、势能和热力学能，它们 都是系统状态的函数。
・另一类是过程中系统和环境传递的能量，常见有功和热， 它们就不是状态函数，而
与过程有关。
・热量是因为温度差别引起的能量传递，而做功是由势差引 起的能量传递。因此，热和功是两种本质不同且与过程传 的能量形式。
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。
能量输出
能：！积累5W
W能星输入
“ .10kJ
输入热呈
人体的能量平衡
热量平衡
二、封闭体系的能量平衡方程
在闭系非流动过程中的热力学第一定
律数学表达式为
AU = 0 + W
稳态流动体系的能量平衡方程
稳态流动是指流体流动途径中所 有各点的状况都不随时间而变化，系统中 没有物料和能量的积累。
稳态流动系统的能量平衡关系式为：
E.-E^Q + W
图4-1稳定流动过程
体系
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，此处距基准面的高度
为S流动平均速度Up比容 VP压力Pi以及内能口等。
同样在截面2处流体流出所具
稳定流动过程
有的状况用下标2表示。
(u2/2),势能(gz)和热力学能(U)。
=s+*:+g 召
g为重力加速度。
1 2
丘2 =^2 +—+g^2
系统与环境交换功W,实际上由两部分组成。一我 分是通过泵、压缩机等机械设备的转动轴，使系统
与环、 境交换的轴功Ws；另一部分是单位质量物质被推入系 统时，接受环境所给与的功，以及离开系统时推动前面 物质对环境所作的功。
假设系统入口处截面面积为A】，流体的比容为％, 压力为Pi，则推动力为PiA],使单位质量流体进入系统, 需要移动的距离为V]/A],推动单位质量流体进入系统所 需要的功为
PA T =册
A
这是单位质量流体进入系统时，接受后面流体（环 境）所给予的功；同样，单位质量流体离开系统时， 必须推动前面的流体（环境），即对环境作一P2V2 的功。这种流体内部相互推动所交换的功，称为 流动功。只有在连续流动过程中才有这种功。