文档介绍：第五章
化工过程的能量分析
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能量平衡方程
一. 热力学第一定律的实质
热力学第一定律的实质就是能量在数量上是守恒的
基本形式为:
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)
体系的能量的增加等于环境的能量的减少。
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在实际生产中大都遇到两种体系,即敞开体系和封闭体系。
1. 封闭体系: (限定质量体系)
与环境仅有能量交换,没有质量交换。体系内部是固定的。封闭体系是以固定的物质为研究对象。
2. 敞开体系: (限定容积体系)
与环境有能量交换,也有质量交换。
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Ws
Q
δm2
δm1
P1 V1 C1 U1
P2 V2 C2 U2
Z1
Z2
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(1)物料平衡方程:根据上式:得到
m1- m2=dm体系
(2)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
进入体系的能量:
微元体本身具有的能量 E1δm1
环境对微元体所作的流动功 P1V1δm1
环境传入的热量δQ
环境对体系所作的轴功δWs
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离开体系的能量:
微元体带出能量E2δm2
流体对环境所作的流动功 P2V2δm2
体系积累的能量= d(mE)
能量恒等式为:
E1δm1+P1V1δm1+δQ +δWs -E2δm2-P2V2δm2=d(mE)
(A)
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1 ) E-单位质量流体的总能量,它包含有热力学能、动能和位能。
注意:
2) PV—流动功,表示单位质量流体对环境或环境对流体所作的功
功=力*距离=P*A*V/A=PV
P1V1—输入流动功,环境对体系作功
P2V2—输出流动功,体系对环境作功。
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3)Ws—单位流体通过机器时所作的轴功
可逆轴功
对于可逆总功
d(PV)=PdV+VdP
积分式
?
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2.   能量平衡方程一般形式
代入(A)式,整理,得到
将
H=U+PV
(5-9)
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:无质量交换,限定质量体系
m1=m2=m δm1=δm2=dm=0
δQ+δWs=mdE
不存在流动功
若
δWs=δW
δQ+δWs=mdU
或δQ+δW=mdU
(5-11)
积分:Q+W=ΔU
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