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1、几个基本概念:
(1)高级能、低级能、无效能;
(2)不同形式、不同状态下的能量做功能力是不同的。为了确定能量的做功能力必须附加三个约束条件:
A、以给定的环境为标准,在该环境状态下火用值为零;
B、做功过程是完全可逆过程,这样才能获得理论功;
C、过程中,除环境外,无其他热源或功源参与作用,这样才能使获得的功全部是由给定状态下物质的能量转化而来的。
(3)火用与火无的概念
火用是系统由任一状态经可逆过程变化到与给定环境状态相平衡时所做的最大理论功。(Exergy,Availability)
火无——凡一切不能转换为火用的能量。(Anergy)
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火用和火无的表示方法:
能量守恒原理的又一表述
对可逆过程,熵产等于0,没有功损失,能量不贬值,火用的总量保持守恒;
对不可逆过程,熵产大于0,必然出现功损失,发生能量贬值,火用的总量不断减小,火无的总量不断增加,即不可逆过程必然伴随火用损失。
孤立系统火用减火无增原理:能量转换过程中,孤立系统的火用值不会增加,火无值不会减少。
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一、火用
的分类
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二、功源火用——理论上与功源总能量相等
三、热量火用:温度高于环境温度的系统与外界传递的热量所能作出的最大有用功
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热量Q的火用值
热量Q的火无值
当系统温度恒定不变时
例题5-1
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四、冷量火用——工程上把低于环境温度下的系统与外界交换的热量称为冷量。冷流与热流方向相反。
冷量火用
冷量火无
系统温度恒定不变时
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冷量火用和热量火用的区别:
系统放出热量Q的同时,也放出热量火用,且
系统吸收Q’的同时,放出冷量火用,且T<T0/2时
冷量火用的方向总是与热流Q‘的方向相反,而热量火用的方向与热量Q的方向总一致。
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五、物质或物流火用
1、闭系工质物理火用——概念,内能火用
设系统状态为A(p,T,v,s,h,u),环境状态为O(p0,T0,v0,s0,h0,u0),使系统先经历一个可逆的绝热过程A-B(pB,TB,vB,sB,hB,uB,,TB=T0),然后再经历一个可逆的定温过程B-
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对于过程A-B-O,应用热力学第一定律
对mKg工质
闭系工质由状态1过渡到状态2所能完成的最大有用功为:
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