化工过程的能量分析 (2).ppt

文档介绍：二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。主要内容?1能量平衡方程---热力学第一定律?2热力学第二定律及应用?3理想功、损失功和热力学效率?4有效能?5化工过程能力分析及合理用能?6能量集成与管理 1能量平衡方程---热力学第一定律 热力学第一定律的实质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) 有关体系的概念 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。 3 化工生产中大都为稳定流动体系稳流过程均流过程 能量平衡方程 1 封闭体系的能量平衡方程,形式为式中 W为体积膨胀功 W 2 容量性质的数量衡算进入体系的量-离开体系的量=体系积累的量可得到体系的物料平衡和能量平衡方程式?物料平衡方程?能量平衡方程?进入体系的能量= + + ?离开体系的能量= + + ?体系积累的能量= 热力学第一定律的表达式开系稳流系统能量平衡式: Δ H+mg Δ z+1\2m Δ u2=Q+W Δ h+g Δ z+1\2 Δ u2=q+ws 2热力学第二定律—热功转化与熵函数 1)基本概念自发过程是不消耗功即可进行的过程; 非自发过程需要消耗功才可进行。热量传递的方向与限度热量传递的方向性是指高温物体可自发向低温物体传热, 而低温物体向高温物体传热则必须消耗功。热量传递的限度是温度达到一致,不存在温差。 2)熵函数与熵增原理熵是与系统内部分子运动混乱程度相联系的热力学性质。通过研究热机的效率推导出熵函数的定义式?只有体系的某状态函数,当经历一个循环后,其函数的净增量才等于零。熵定义,由卡诺效率推导出热力学第二定律的数学表达式?因为?可逆过程: ?不可逆过程: ?这两个式子说明,可逆过程的熵变等于其热温商,不可逆过程的熵变则大于其热温熵。熵增原理自然界一切能够进行的过程都是向着熵增大的方向进行的。通过以上讨论,我们可以得到以下结论: ⑴自然界一切自发进行的过程都是熵增大的过程; ⑵自发过程向着熵增大的方向进行; ⑶自发进行的限度;