化工能量分析.pptx

文档介绍：9．热力学第一定律和能量衡算
大量事实所证明
(1)静止(jìngzhǐ)、封闭系统，非流动过程
(2)敞开系统
进-出=积累
(δQ+einδmin)-(δW+ eoutδmout)=dE
经历时间τ后，可积分
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(3)稳定流动过程
dE=0
E入+Q=E出+W
W包括(bāokuò)轴功WS和流动功WF两项
对于1kg流体：
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进入时，后面流体推动它，所作流动功为
A截为截面积，V为比容
敞开系统(xìtǒng)的流动功为
稳流过程热力学第一定律，
稳流过程总能量衡算式
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例：有一燃气轮机装置如图2-16所示。空气流量m=10kg/s；在压气机进口(jìn kǒu)处空气的焓h1=290kJ/kg；经过压气机压缩后，空气的焓升为580 kJ/kg；在燃烧室中喷油燃烧生成高温燃气，其焓为h3=1250kJ/kg；在燃气轮机中膨胀作功后，焓降低为h4=780 kJ/kg；然后排向大气。试求：
(1)压气机消耗的功率；
(2)燃料消耗量(已知燃料发热量HV=43960 kJ/kg)；
(3)燃气轮机产出的功率；
(4)燃气轮机装置输出的功率。
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解：稳定(wěndìng)流动的能量衡算方程为

(1)压气机Q=0；Δc2=0；Δz=0
-Ws=Wc=H2-H1=580-290=290 kJ/kg
消耗的功率为
Pc=mWc=10×290=2900 kW
(2)燃烧室Δc2=0；Δz=0；Ws =0
Q=ΔH=H3-H2=1250-580=670 kJ/kg
燃料消耗量为
mF=mQ/HV=10×670/43960= kg/s
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(3)燃气轮机(ránqìlúnjī)Q=0；Δc2=0；Δz=0
Ws=-ΔH=H3-H4=1250-780=470 kJ/kg
燃气轮机(ránqìlúnjī)发出的功率
PT=m Ws=10×470=4700 kW
(4)燃气轮机(ránqìlúnjī)装置输出的功率
P = PT – PC= 4700-2900 = 1800 kW
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10．热力学第一定律的应用
(1) 无热功交换、不可压缩流体稳流过程
液体流动，Q=0，WS=0，ΔU=0
密度(mìdù)为ρ
得
柏努利方程
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(2) 无热功交换、可压缩流体
如气体经过(jīngguò)管道、喷管、扩压管、
节流装置(阀、孔板)
Q=0，WS=0，gΔz≈0，则
动能增加等于焓值降低
绝热稳流方程式，设计喷咀的依据
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(3)绝热节流
气体(qìtǐ)、液体节流时，若通道截面积不变，
P变化较小，ρ变化较小，动能变化较小，
为等焓过程 H1=H2
理想气体(qìtǐ) T2=T1
实际气体(qìtǐ)
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(4)有大量热功交换的化工过程
传热、化学反应过程、液体(yètǐ)混合、气体压缩
则
对比 ΔU=Q–W 两个功不一样
U静止物系的总能量，H流动物系的总能量
()绝热过程 Q=0，ΔH= –WS，
如：气体绝热压缩、膨胀
环境对系统作功，WS<0，ΔH>0，H↑
系统对环境作功，WS>0，ΔH<0，H↓
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