文档介绍：化工过程能量分析
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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、势设备
混合两种或多种流体是很常见。
混合器
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混合设备
是否存在轴功?
否
是否和环境交换热量?
通常可以忽略
位能是否变化?
否
动能是否变化?
否
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当不止一个输入物流或（和）输出物流时
Hi为单位质量第i股输出物流的焓值，xi为第i股输出物流占整个输出物流的质量分数。
Hj为单位质量第j股输入物流的焓值，xj为第j股输入物流占整个输入物流的质量分数。
为一股物流的质量流量。
为总质量流量。
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混合设备
1
3
2
混合器
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换热设备
整个换热设备与环境交换的热量可以忽略不计，换热设备内部两股物流存在热量交换。换热设备的能量平衡方程与混合设备的能量平衡方程相同，但物流之间不发生混合。
mA和mB分别为流体A和流体B的质量流量
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管路和流体输送
稳态流动模型通常是一个不错的近似
通过泵得到轴功
位能变化
泵
水
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管路和流体输送
是否存在轴功?
有时存在
是否和环境交换热量?
通常是
位能是否变化?
有时变化
动能是否变化?
通常不变化
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Bernoulli 方程
实际流体的流动过程存在摩擦损耗，意味机械能转变为热力学能，有摩擦损耗
对于无热、
无轴功交换、
不可压缩流体的稳流过程
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对于非粘性流体或简化的理想情况，可忽略摩擦损耗，则
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例 5-1 ，求湿蒸汽的干度
解
节流过程无功的传递，
忽略散热、
动能变化
和位能变化
T ℃
H kJ/kg
120
160
130
H2
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饱和液体焓值 Hl=
饱和蒸汽焓值 Hg=
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例 5-2
解
30 ℃ 的空气，以5m/s的流速流过一垂直安装的热交换器，被加热到150 ℃，若换热器进出口管直径相等，忽略空气流过换热器的压降，换热器高度为3m，空气Cp=(kgK),求50kg空气从换热器吸收的热量
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将空气当作理想气体，并忽略压降时
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换热器的动能变化和位能变化可以忽略不计
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热功间的转化
热力学第二定律
克劳修斯说法：热不可能自动从低温物体传给高温物体。
开尔文说法：不可能从单一热源吸热使之完全变为有用的功而不引起其他变化。
热力学第二定律说明过程按照特定方向，而不是按照任意方向进行。
自然界中的物理过程能够自发地向平衡方向进行。
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水往低处流
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气体由高压向低压膨胀
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热由高温物体传向低温物体
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我们可以使这些过程按照相反方向进行，但是需要消耗功。
第一定律没有说明过程发生的方向，它告诉我们能量必须守衡。
第二定律告诉我们过程发生的方向。
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热机的热效率
火力发电厂的热效率大约为40%
高温热源 TH
低温热源 TL
卡诺热机的效率
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熵增原理
等号用于可逆过程，不等号用于不可逆过程。
孤立体系
熵函数
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熵平衡
熵流是由于有热量流入或流出系统所伴有的墒变化
可逆过程
由于传递的热量可正，可负，可零，墒流也亦可正，可负，可零。
熵产生是体系内部不可逆性引起的熵变化
不可逆过程
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稳态流动体系
绝热节流过程 ，只有单股流体，mi＝mj＝m,
可逆绝热过程
单股流体
封闭体系
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5.