化工热力学第六章化工过程能量分析.pptx

文档介绍：第六章 化工过程(guòchéng)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(lǐxiǎng)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
第一页，共89页。
§6-1 热力学第一定律(dìnglǜ)及其应用
热力学第一定律即为能量守恒定律，它阐明(chǎnmíng)了能量“量”的属性。
人体(réntǐ)的能量平衡
热量平衡
第二页，共89页。
§6 -2 稳流系统的热力学第一(dìyī)定律
开系的特点(tèdiǎn)：
① 体系与环境(huánjìng)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
第三页，共89页。
图 6-1 稳定流动(liúdòng)过程
换热器
透平机
基准(jīzhǔn)水平面
I
II
如图为一稳定流动(liúdòng)过程：
第四页，共89页。
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(pínghéng)方程：
由焓的定义：
则上式可写成：
第五页，共89页。
对单位质量(zhìliàng)流体：
上两式为开系稳流过程(guòchéng)的能量平衡式或称为开系稳流
过程(guòchéng)热力学第一定律数学表达式。
则：
第六页，共89页。
稳流系统(xìtǒng)热力学第一定律的简化及应用
1）流体(liútǐ)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(jìn sì)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。
第七页，共89页。
2）流体流经管道(guǎndào)、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(yījù)，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(fá mén)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
第八页，共89页。
⑴、喷管(pēn ɡuǎn)
喷管：作用是通过流体获得高速(ɡāo sù)，而压强下降。
当出口流速﹤音速时，可用渐缩喷管：
当入口(rù kǒu)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）
第九页，共89页。
（2）扩压管：在流动方向上流速降低、压力(yālì)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(liú sù)、
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(jīběn)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。
第十页，共89页。