第四章 化工过程的能量分析1.ppt

《第四章 化工过程的能量分析1.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章化工过程的能量分析本章目的：学习能量分析的原理和方法本章要求：1、正确理解并熟练应用流动过程热力学第一定律的数学表达式2、正确理解并熟练掌握热力学第二定律的数学表达式，了解热功转换的方向和限度；第四章化工过程的能量分析本章要求：3、掌握熵变的计算，并运用熵增原理判断实际过程进行的方向和限度；4、正确理解并熟练掌握理想功和损失功的定义及其应用；5、正确理解并熟练应用有效能、有效能的衡算及其应用。第四章化工过程的能量分析化工过程需要消耗大量能量，提高能量利用率、合理地使用能量已成为人们共同关心的问题。从最原始的意义上来说，热力学是研究能量的科学，用热力学的观点、方法来指导能量的合理使用

2、已成为现代热力学一大任务。第四章化工过程的能量分析进行化工过程能量分析的理论基础是热力学第一定律热力学第二定律。利用热力学这两大定律可以计算过程的热和功，以及判断过程的方向和限度。第四章化工过程的能量分析4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.2热力学第二定律—热功转化与熵函数4.3熵平衡和熵产生4.4理想功和损失功4.5有效能及其计算4.6有效能衡算及有效能效率4.7有效能分析法及其应用第四章化工过程的能量分析4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.2热力学第二定律—热功转化与熵函数4.3熵平衡和熵产生4.4理想功和损失功4.5有效能及其计算4.6有效能衡算及有效能效率4.7有效能

3、分析法及其应用4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.1热力学第一定律的实质4.1.2能量平衡方程4.1.3能量平衡方程的应用4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.1热力学第一定律的实质4.1.2能量平衡方程4.1.3能量平衡方程的应用4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.1热力学第一定律的实质自然界的物质是千变万化的，但就其数量来说是不变的，能量也是守恒的，热力学第一定律明确表明了自然界中能量的多种形式之间是可以相互转换的，但只能是等量相互转换，这就说明能量既不能被消灭，也不能凭空产生，必须遵循守恒规律4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.1热力学第一定律

4、的实质用数学式来表示就是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）4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.1热力学第一定律的实质为了便于下面能量平衡方程的讨论，我们简单回顾一下有关体系的概念封闭体系（限定质量体系）与环境仅有能量交换，而无质量交换，体系内部是固定的4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.1热力学第一定律的实质敞开体系（限定容积体系）与环境既有能量交换也有质量交换。由于敞开体系与环境有物质交换，因此，体系内部的物质是不断更新的，敞开体系实际是以一定空间范围为研究对象的化工生产中大都为稳定流动体系4.1能量平衡方程---热力学第一

5、定律4.1.1热力学第一定律的实质稳流过程敞开体系中发生的过程为流动过程，如果流动过程进行时，限定容积体系内任一点的状态都不随时间而变（但各点状态可以不同），则此过程称为稳定流动过程，简称稳流过程。化工生产中大都为稳定流动体系4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.1热力学第一定律的实质均流过程如果在流动过程中的任何时刻，整个限定容积内物质的状态是均匀的，限定容积内任一点都处于相同的状态（但整个限定容积内的状态随时间而变），则此过程称为均匀流动过程，简称均流过程如：钢瓶充气或排气的过程4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.1热力学第一定律的实质4.1.2能量平衡方程4.1.

6、3能量平衡方程的应用4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.2能量平衡方程容量性质的数量衡算进入体系的量-离开体系的量=体系积累的量可得到体系的物料平衡和能量平衡方程式4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.2能量平衡方程物料平衡方程4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.2能量平衡方程4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.2能量平衡方程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+环境对微元体所作的流动功+环境传入的热量4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.2能量平衡方程离开体系的能量=微元体带出的能量

7、+流体对环境所作的流动功+体系对环境所作的轴功体系积累的能量=4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.2能量平衡方程能量衡算式为注意：⑴E—单位质量流体的总能量，它包含有内能、动能和位能（A）4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.2能量平衡方程⑵PV—流动功，表示单位质量流体对环境或环境对流体所作的功P1V1—输入流动功，环境对体系做功P2V2—输出流动功，体系对环境做功4.1能量平衡方程---热力学第一定律4.1.2