第六章化工過程能量分析第一節(jié)熱力學第一定律及其應用第二節(jié)熱力學第二定律及其應用第三節(jié)理想功、損失功和熱力學效率第四節(jié)有效能第五節(jié)化工過程能量分析及合理利用§6-1熱力學第一定律及其應用熱力學第一定律即為能量守恒定律，它闡明了能量“量”的屬性。

人體的能量平衡熱量平衡§6-2穩(wěn)流系統(tǒng)的熱力學第一定律開系的特點：①體系與環(huán)境有物質(zhì)的交換。

除有熱功交換外，還包括物流輸入和輸出攜帶能量。任何系統(tǒng)能量平衡：

進入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量＝系統(tǒng)內(nèi)能量的積累穩(wěn)流系統(tǒng)能量平衡：進入系統(tǒng)的能量－離開系統(tǒng)的能量＝0圖6-1穩(wěn)定流動過程換熱器透平機基準水平面III如圖為一穩(wěn)定流動過程：當只有一股物料流入和流出：

流體帶入的能量

流體帶出的能量0列出平衡方程：由焓的定義：則上式可寫成：對單位質(zhì)量流體：

上兩式為開系穩(wěn)流過程的能量平衡式或稱為開系穩(wěn)流過程熱力學第一定律數(shù)學表達式。則：6.1.2穩(wěn)流系統(tǒng)熱力學第一定律的簡化及應用1）流體流經(jīng)壓縮機、透平機、鼓風機、泵等設備若設備散熱很小，可近似看成絕熱過程，則：

即系統(tǒng)與環(huán)境交換的軸功等于系統(tǒng)的焓變。若知道工作流體通過設備時進、出口狀態(tài)下的焓值，即可求得該設備的軸功。2）流體流經(jīng)管道、換熱器、吸收塔、精餾塔、混合器、反應器等設備

（6-6）上式是冷凝器、蒸發(fā)器、冷卻器等熱負荷確定的依據(jù)，因此在進行設備設計中進行的熱量衡算，嚴格的講應稱為焓衡算。3)流體流經(jīng)節(jié)流閥或多孔塞當流體流經(jīng)閥門或孔板等裝置，

（6-7）即節(jié)流過程為等焓流動4）流體流經(jīng)蒸汽噴射泵及噴嘴⑴、噴管噴管：作用是通過流體獲得高速，而壓強下降。當出口流速﹤音速時，可用漸縮噴管：當入口流速﹤音速，當出口流速﹥音速時，用于拉法爾噴管：

亞音速超音速（6-8）——稱為絕熱穩(wěn)定流動方程式。流體流經(jīng)噴射設備時，通過改變流動的截面積，將流體自身的焓轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽瑥亩@得較高的流速。（6-9）（2）擴壓管：在流動方向上流速降低、壓力增大的裝置稱為擴壓管。

根據(jù)此式（6-8）、（6-9）可計算流體終溫、質(zhì)量流速、出口截面積等，因此它是噴管和擴壓管的設計依據(jù)。由熱力學基本關系式可知過程的，但T≠0，所以因此可逆絕熱穩(wěn)流過程為等熵過程。

例6-1～例6-5

5）柏努利方程不可壓縮的流體在管道中的流動，若假設流體無粘性（無阻力，無摩擦），并且管道保溫良好，流動過程中流體環(huán)境無熱、無軸功的交換。(6-10)§6.2熱力學第二定律及其應用第二定律的典型表述：⑴有關熱流方向的表述：1850年克勞休斯：

熱不可能自動的從低溫物體傳給高溫物體。⑵有關循環(huán)過程的表述：1851年開爾文：

不可能從單一熱源使之完全變成有用功，而不引起其他變化。⑶有關熵的表述：孤立體系的熵只能增加，或達到極限時保持恒定。熱力學第二定律揭示了不同形式的能量在傳遞和轉(zhuǎn)換時存在“質(zhì)”的差別。思考：功可以完全轉(zhuǎn)化為熱，熱能否全部轉(zhuǎn)化為功？6.2.1熵增原理與熵產(chǎn)生6.2.1.1熵增原理與過程不可逆性由可知：

即孤立體系永遠不會發(fā)生熵減少的過程。封閉系統(tǒng)熱力學第二定律表達式孤立系統(tǒng)：——熵增原理則：若將系統(tǒng)和環(huán)境看作一個大系統(tǒng)，則：循環(huán)裝置熱源熱源循環(huán)裝置低溫源高溫源功源兩個熱源之間的傳熱工作于兩個溫源之間的熱機1.有熱量傳遞不做功兩個熱源之間熱傳遞過程如下圖所示：由于循環(huán)裝置不對外做功：（無軸功交換）熱力學第一定律：熱力學第二定律：所以，只考慮兩個熱源的情況下：不可逆可逆任何傳熱過程都必須滿足上式，否則無法實現(xiàn)。2.即有熱量傳遞無做功的過程

若在兩個熱源之間接一可逆熱機，將視熱機為體系，從高溫熱源吸熱并對外做功，同時將一部分熱傳給低溫熱源。由熱力學第一定律可得：由熱力學第二定律：可逆過程：

循環(huán)過程：則：可逆：則：或可逆熱機效率：由此可見：即使在可逆熱機中做了最大功，也不可能將熱全部轉(zhuǎn)化為功，即：通過以上討論可以說明以下幾點：⑴在孤立體系中，如果發(fā)生了可逆過程，，可以

獲得最大功，但熱并不能全部轉(zhuǎn)化為功。⑵在孤立體系中，如果發(fā)生了不可逆過程，說明過程中體系做功能力損失了，而損失做功能力大小與成正比。不可逆可逆實際過程長的熱溫熵魚：因此：不可逆可逆通常寫成：不可逆可逆6.2澆.1.裹2熵流和經(jīng)熵產(chǎn)生將熱力獵學第二要定律的將寫成微接分形式啄：——熱源溫度⑴熵流：封閉體系經(jīng)歷一可逆過程，從環(huán)境熱源接受熱量時，其熵變?yōu)椋何覀兎Q為隨熱流產(chǎn)生的熵流。

熵流定義：

——由于傳熱而引起體系熵的變化。功源熵變箏為零，因頁此功的傳丹遞不會引閘起熵的流橡動。（2）熵產(chǎn)生不可逆過程：寫成等式菜：——熵產(chǎn)生熵產(chǎn)生傘：是由于過烘程的不可響逆性而引災起的那部食分熵變。過程的不焰可逆程度儀越大，熵泛產(chǎn)生量也倉越大，熵批產(chǎn)生永遠不會小于饞零，寫成認：不可逆過程可逆過程不可能過程6.2.命2熵平衡方構程式物流流入物流流出熵流熵平衡儉的一般挪關系式壓：圖6-3敞開系詳統(tǒng)熵平抬衡示意努圖系統(tǒng)熵積累速率可以寫成：進入物流彼流鍬出物流物流熵墻差與環(huán)境熱吼量交換引奏起的熵變過程不可四逆引起的長熵變敞開系統(tǒng)筋熵平衡式洲即為：敞開系統(tǒng)放熱為負（），吸熱為正值。

是與敞開系統(tǒng)換熱熱源的絕對溫度。（6-1行6）（1）敞開系報統(tǒng)穩(wěn)定流森動過程：0式（6-16）變?yōu)椤ㄩ_系統(tǒng)湯穩(wěn)流過程國的熵平衡漲式（2）敞開曉系統(tǒng)穩(wěn)流帽絕熱過程型：0對于穩(wěn)流過程：則：當流體通過節(jié)流閥時，只有一股流體故：——流體經(jīng)過節(jié)流閥時熵的變化由此可見：節(jié)流過程應大于零（不可逆過程）。不可逆絕熱過程：則有：可逆絕熱過程：則有：絕熱可逆的穩(wěn)流過程為等熵過程，即：例6-7設有溫度、壓力的空氣，其質(zhì)量流量為，與、、的空氣流在絕熱下相互混合，求混合過程的熵產(chǎn)生量寫。設在上波述有關溫獎度范圍內(nèi)錄，空氣的催平均等壓院熱容都相等，而且。例6-7圖空氣穩(wěn)流混合過程兩股氣流噴混合為絕排熱穩(wěn)流過決程，并且繡在有關溫妥度、壓力下蜘的空氣癢可視為滴理想氣俊體。從未質(zhì)量守西恒原理偉可得混蒼合后質(zhì)量流量[解]根據(jù)熱力溝學第一定申律，絕熱殿混合過程Q=0，過程不做功，，則有因此可求得混右合后空氣沸的溫度對于絕熱拘穩(wěn)流過程舊，由式(6-1轟8)可得由上述結(jié)寺果可知，認對于絕熱汁穩(wěn)流混合喊過程，雖賀然敞開體爆系的熵變?yōu)榈傲悖覠o由熵流，但辦由于混合驚過程是不速可逆的，獄內(nèi)部必然有熵產(chǎn)售生，因此梯流出混合賭器物料熵例的總和大傍于流入物遠料熵的總和。定義：系統(tǒng)在一怎定的環(huán)境勾條件下，詳沿完全可擴逆的途徑摸從一個狀矩態(tài)變到華另一個栽狀態(tài)所咐能產(chǎn)生記的最大遼有用功或必須塔消耗的廚最小功肉。理想功是一個理悉論的極限參值，是用畝來作為實鎮(zhèn)際功的比較標準度。過程完全終可逆：（1）體系發(fā)貓生的所枯有變化倒都是可野逆的。（2）體系與環(huán)社境間有熱蛙交換時也模是可逆的勞。6.3理想功、損失功和熱力學效率6.3.1理想功注意：理想功顫和可逆摸功并非渣同一概諷念。理籍想功是御指可逆有用功，芝即可利用店的功，但亂并不等于丙可逆功的向全部。圖6-4穩(wěn)流過喇程理想圣功示意再圖無數(shù)個小際型卡諾熱室機周圍自然環(huán)境（溫度）可逆的穩(wěn)流過程狀態(tài)11狀態(tài)22做功衡算鑄：忽略動、位能變化，則：由穩(wěn)流衡過程的雕熵衡算玩：對于只有缺一股物流乞的可逆穩(wěn)脹流過程：，，因為是狀態(tài)函數(shù)，因此穩(wěn)流過程的理想功只與流體的疏始末有關季，與具體貸過程無關伴，但與環(huán)店境溫度有制關。環(huán)境溫絕度一般嚴指大氣示或天然匪水源的法溫度?！€(wěn)流過程胳理想功計設算式理想功慕是一個訪重要的犁基本概善念，應壇注意以挽下幾點覺：（1）就功的傷代數(shù)值拆而言，答理想功槳均為最膊大功。（2）理想功是桃可逆有用支功，但并招不等于可抵逆功的全仆部。（3）理想功是雁完成給定邊狀態(tài)變化咸所消耗的斷最小有用喪功，所以它粘可以作販為評價豬實際過逗程的標閥準。通餃過比較斥實際過程的肆有用功和底理想功，昂就可以判賭斷實際過彎程的不可逆程香度。6.3.2損失功定義：在特相同的始充末態(tài)下，悼實際過程糟比完全可疏逆過程少產(chǎn)生劍的功或異多消耗靜的功稱孫為損失捐功。表示為予：

不可逆過程總會引起總熵變的增加，所以損耗功與總熵變必有一定的聯(lián)系。現(xiàn)設穩(wěn)流過程體系由始態(tài)（）變到末態(tài)（）其理想功為：由熱力學此第一定律森，穩(wěn)流過宜程的實際坡功為：式中為體系在實際過程中與溫度的環(huán)境所交換的熱量。故男：代入上式蓮：耗功過討程：是兩個同品位的能量之比。所以比更合理。是反應過程可逆的程度，故又稱為可逆度。時表示為可逆過程。不可逆過程恒小于1；越接近于1，越合理。6.3.3熱力學效率（）產(chǎn)功過碌程：當實際功時無法求出駕時，可通友過理想功蜻和損耗功傘求熱力學準效率，再求實際功。產(chǎn)功：耗功：過程不可逆性越大，增加，減少。因此合理用能就要減少，增加。6.4有效能功和熱的數(shù)量與質(zhì)量6.4盤.1能量的級征別與有效嶼能問題：數(shù)狗量相同的怒能量做功祝能力是否糊相同？能量不但染有數(shù)量，觀還有品位泰。6.4綢.1.育1化工生產(chǎn)臟中主要能歡量形式熱能：機械能鞭：電能：化學能6.4.滑1.2能量的級飄別（品位尖）自然界純能量高級能量低級能量僵態(tài)能衰量能量的扁貶質(zhì)：是指由粥高品位厘能量轉(zhuǎn)雁化為低鍛品位能課量.合理用躲能：就是希望話獲得的功丈要多，消特耗的功要埋少，損失的功宰要小。節(jié)能：實質(zhì)對高葬級能量和繁低級能量蜻而言，對央于僵態(tài)能亭量，由于其繳不能轉(zhuǎn)鉆化為功睬，故無酷研究的滲必要。1.基本概念定義：體衣系由所處愉的狀態(tài)變偽到基本態(tài)杯時所提供摧的理想功染。為了表骨達體系型處于某酒狀態(tài)的便作功能用力，必鍵須確定鉆基準態(tài)戲，，并定義在基準態(tài)下體系作功能力為零，偏離基準態(tài)，偏離越遠，越大，因此有效能反應了體系處于某狀6.4.1.3有效能態(tài)時所裙具有的凱最大作冒功能力鹽。規(guī)定體系雕的環(huán)境為蔬基準態(tài)。顧環(huán)境是指知人類活動熔的環(huán)境：大氣、竭地球、筐水源……變到基準扁態(tài)包括兩鞠個概念：（1）與基準蔥態(tài)完全相崖同。（2）與基準震態(tài)達到完組全平衡。完全平衡熱平衡——溫度相等力平衡——壓力相等化學平類衡——組成相等蜂或平衡聚框集狀態(tài)、濃度達到栗化學平衡我們規(guī)定頌環(huán)境的T、P化學組俯成不變扇（即恒器定的）伍，規(guī)定啄了基準態(tài)喘的規(guī)定吐原則：T、P及化學組遭成的環(huán)境刮并不是自咱然環(huán)境，瞧這種人為脊規(guī)定的環(huán)境即為環(huán)辯境模型。丹我們是以熱環(huán)境模型遭為基準態(tài)屆。能級：單位能胃量所含蜓的有效營能稱為露能級，財或稱為黃有效能肆濃度，用Ω表示。位能級是酬衡量能律量質(zhì)量聽的指標鑼，能級遭的大小爺代表體獲系能量品質(zhì)軍的優(yōu)劣。高級能著量：Ω=1僵態(tài)能阿量：Ω=0低級能量筑：1>Ω諷>0Ω越大，光有效能青越高，利傷用價值愈秘大。有效能尸的組成（冒有四個主授要組成部羅分）1）動能有效能能100%的轉(zhuǎn)化為理想功。2）位能有效能也能100%轉(zhuǎn)化為理想功。3）物理有效能能部分的惑轉(zhuǎn)化為理賣想功。4）化學有效能能部分的格轉(zhuǎn)化為理惰想功。對于穩(wěn)交定流動貞過程，戰(zhàn)流體的孝有效能破系有以卷上四個胞有效能裹成分構肉成：6.4午.2穩(wěn)流過程室有效能計挺算系統(tǒng)處棗于基準緒態(tài)時，裹各部分賢有效能蝦均為零潑。6.4摸.2.確1物理有效攀能的計算溜：當終態(tài)為雄環(huán)境狀態(tài)市（基準態(tài)抽）時，則他：H、S是流體處銅于某狀態(tài)底的焓和熵稈，是流體在基準態(tài)下的焓和熵，物質(zhì)的炮焓和熵董可利用療熱力學后圖表或紗公式求喊得，即可用上看式求得物脈理有效能瓣。例6-1備1熱量有省效能：定義：熱量相對于平衡環(huán)境態(tài)所具有的最大作功能力。

由卡諾熱機效率

得：

對于恒溫熱源：對于變溫熱源：為熱力學平均溫度6.4鄭.2.件3有效能棟與理想青功的異診同區(qū)別：有效能與其基準態(tài)有關，可將其看作是復合的狀態(tài)函數(shù)。有效能當其基準態(tài)一定時，在某一狀態(tài)下有一定值。

理想功是指一個過程體系所能提供的最大功（由兩個狀態(tài)決定猜）。有效能肉可看作廟理想功奴的特例宜。6.4.呼2.2化學有描效能的蜘計算：化學有效麗能：是由眼于系統(tǒng)與撲環(huán)境發(fā)生予物質(zhì)交換觀或化學反置應，達到協(xié)與環(huán)境平衡時所葡具有的有代效能值。元素的化著學有效能冠：元素與潛環(huán)境物質(zhì)報進行化學新反應變成寫基準物所逃提供的最大化學言反應有用妙功聯(lián)系：某物系處維于狀態(tài)1和狀態(tài)2的物理伸有效能墾分別為目：當體系從逼狀態(tài)1變到狀積態(tài)2時，即：6.4溜.3不可逆過爆程的有效輛能損失錄與無效能在不可逆紀過程中，憑有部分有財效能降級不而不能變育為有用功單，這部分稱柔為有效著能損失腰或無效能霜。一切實辭際生產(chǎn)姿過程都哭是不可盤逆過程咸，而過梢程的不付可逆是所導致能養(yǎng)量損失攀的根本原瓣因。不可逆掏過程的放功不可逆策過程的吧有效能零損失能量可分跨為兩部分名：即：音系統(tǒng)總能書量＝有效柳能＋無效始能對于穩(wěn)解流過程搖：例：恒傷溫熱源黨熱量有群效能揮：即：總能熱量無效秩能當系統(tǒng)溫批度降至環(huán)桑境溫度時躁，T0=T，則：，表示全腳部熱量幟都變成礦了無效成能，系盛統(tǒng)不再較有作功讀能力。總能量無效能總之，能華量可分為有效能和無效能兩部分，泥其中有效團能是高級能千量，可將其辱轉(zhuǎn)化為航有用功喚，無效訂能是僵姥態(tài)能量監(jiān)，不能京轉(zhuǎn)化為有傅用功，版節(jié)能的脫正確含積義就是斧節(jié)約有摸效能。對于可睬逆過程剃，泊有效能饑無損耗府，全部擺變?yōu)楣彛豢赡孢^程，有效能減少，

，但無效能增加，

根據(jù)能量章守恒，有抗效能的減返少量應等貴于無效能沈的增加量帶，即為損耗功。因此，希對有效優(yōu)能轉(zhuǎn)化設為無效渠能的量待可以表牢示能量絮貶質(zhì)的毅程度。6.4覺.4有效能畢平衡方君程式與窗有效能倒效率6.4.膊4.1有效能平鼠衡方程開系穩(wěn)流違系統(tǒng)的有筆效能平衡軍方程式應眠為：輸入系統(tǒng)槍的有效能稼＝輸出系交統(tǒng)的有效丙能＋有效凝能損失敞開體系物流入物流出可逆過揮程：有效能愈是守恒展的，平衡方程種為：不可逆脂過程，周有效能竊損失即趨為過程哲的損失遼功，平衡方春程為：圖6-5開系穩(wěn)敢流系統(tǒng)覽有效能主平衡示垂意為不可逆過程的有效能損失。當只有碧一股物路流時：2）系統(tǒng)援流經(jīng)有故熱損失昏的管道勸、閥門滲、換熱崖器時：上式寫成扁：或?qū)懗桑夯どa(chǎn)讓過程中的陷有效能損殊失，對不錯同的過程猜作相應的鹽簡化。1）絕熱可逆壓洞縮（或星膨脹）碧過程：若忽略過溪程的熱損嶺失：3）循環(huán)過孝程，若體利系內(nèi)僅包蓄括循環(huán)工餅質(zhì)，則：可由熱洲量有效旦能和功獄量計算俗循環(huán)過陷程的有貞效能損鞏失。有效能平品衡方程與淺能量平衡饅方程幾點芳實質(zhì)性的侍區(qū)別：1）普通的樸能量衡算抗是以熱力扶學第一定鳳律為依據(jù)財；而有效狀能衡算是見以熱力學第盟一、第二廳定律為依位據(jù)，得到端的結(jié)果更拖全面、更禮深刻的反跨應實際過顏程的情群況。2）能量在如任何過程躲都是守恒貼的，但有井效能只能廁在可逆過春程才守恒抄，對于不垃可逆過股程，有自效能會梯部分轉(zhuǎn)聾化為無涼效能損最失掉。3）普通辯能量衡楚算式中拆包含不藍同品位源能量，苗它只能虧反映出影系統(tǒng)中偉能量的演數(shù)量利用情況勒；有效能紙衡算是相略同品位的痰能量的數(shù)字量衡算，石它能夠反奇映出系統(tǒng)養(yǎng)能量在質(zhì)量上暮的利用情唯況。（1）、第一定律效率以熱力學流第一定律負為基礎，久用于確定豈過程總能上量的利用師率。

定義：6.4跳.4.深2有效能效兆率有效能效尊率是指有接效能的利敞用率，即企能量收益賴量與消耗省量的比值聯(lián)，定義為痕：可以是能量，能量差或能流。、優(yōu)點：簡單。缺點：它只反映過程所需要的能量的數(shù)量上的利用情況，卻不反映倘不同質(zhì)文的能量放的利用辦情況，蛇即沒有暖反映有彩效能的棟利用情秧況。它不能鏡做為衡扛量過程查熱力學化完善性哪的指標桌。如：傳熱過程：熱效率：傳熱過族程不可謝逆因素大即傳熱要溫差造陳成的有爐效能損凍失，僅決定于，若，，很顯然，沒有計入（2）第二定律效率以第一奴、第二譽定律為孤基礎，曾用于確民定過有鏡效能的維利用率束。定義：式中，可以是有效能，也可以是有效能差或有效能流。、定義：式中：—輸出的總的有效能量；—輸入的總的有效能量，包括物流奸有效能、蒸熱流有效遙能、功流漢有效能。求普遍嘩有效能犬效率，兩必須對巖進、出陷系統(tǒng)的競有效能椒進行有卷效能衡游算?？蓪懗商枺簞t：，可逆過程：說明有效能全部被利用，完全不可逆過程：有效能全部損失了，一般情況下，過程部分可逆，。6.5姨.1熱力學團分析的萬三種方居法1.能量衡算忘法：實質(zhì)：通過物吐料與能蹤蝶量的衡謠算。確油定過程申的進出狠的能量紅。求出能脆量利用挖率。6.5化工過程籠能量分析弦及合理用饅能如果僅蕩從能量戒的收益歉和付出瘦的差別馳找節(jié)能挽方法，揮找出改斃進的途徑各，應用循此方法絲式較多，票但此方蒼法的不足在于：①只能說明布各種能量良可以互相點轉(zhuǎn)化，但旬不能指出宿各種能量辯轉(zhuǎn)化的方向和陸限度。②只反映荷了能量禽數(shù)量的孝關系，治沒有反被映能量些品位的賣高低。③只能反映潑能量的損穴失，但不視能指出能閘量損失的孤原因，但不能指信出損失得仿這部分能駝量的利用黎價值。2.熵分析法浙：實質(zhì)：通過求熵產(chǎn)生：。確定有效能損這失和熱力幸學效率。優(yōu)點：此方法亮不但能夠撥找到能量更在數(shù)量上銀的損失，頌還可以確竿定由于過未程的不南可逆引捎起的損強失功的土數(shù)量。不足：只能確豆定過程的竭不可逆引涂起的損失鍬功，但不棋能指出到嘉底是哪種能租的損失。3.有效能分重析法可以全憲面反映廳有效能倡損失的臘部位及撇數(shù)量，廚彌補了汗熵分析風法的不足，可灶以有針對妥性確定節(jié)勝能的方向衫和措施。4.三種熱翠力學分雷析方法免的比較（1）計算工作怠量：能量服衡算法最隙少；有效龜能分析法夾最大；熵分占析法撞居中（2）從計算澡結(jié)果得獄到的信央息量：腔能量衡彎算法最亭少，只宅能求出能誼量的排國出損失；有效能騎分析法外最大，向通過對扛每一個裂物流的盡有效能勁分析，漆還能得島到各部驗能量的醫(yī)有效能劉級，找風到過程韻有效能助損失的蒸大小，淡原因和繳有效能夜的分布耍情況，否從而制予定有效翅的節(jié)能醉措施。（3）三種分振析法適朵用場合裙。如果一旱個體系蓮，只是痕為了利念用熱能嗓（采暖袍、工業(yè)宴用加熱爐等談）可以廳只用能量衡糾算法。對既有骨熱交換恰，又有壺功交換她的定組成體抽系，最好用克熵分析法橫。對既有熱違交換，又子有功的變組成體舌系。用有效父能分析法那。6.5.區(qū)3合理用能尼的基本原妨則合理用能瓶的總的原顆則是：按質(zhì)用能松，按需供乞能。1.能盡其用駱，防止能末量的無償衛(wèi)降級。2.設計中詠采用最耽佳推動學力。3.合理組織瘦能量的多嬌次逐級利騰用。4.研究開垃發(fā)新型裁高效設株備。6.5季.2典型化脈工單元伙過程熱燙力學分協(xié)析過程的負熱力學景分析目話的：學會應捆用熱力除學理論活分析化臘工過程皂影響功袍損耗因競素，并納能提出轉(zhuǎn)符合實偏際生產(chǎn)橋的減少棉功損耗給的措施嫌。教學目標：利用熱簽力學第俱一、第箱二定律白分析化魔工過程閘中損耗躺功的大甚小，以龍?zhí)岣呱ぎa(chǎn)過程停能量的堡利用率董。6.5糠.2.蜂1流體流愈動過程：流體的撈流動過容程單純的流春體經(jīng)過管柱道流體的膨壓縮節(jié)流膨決脹由于流體輸流動有摩閣擦，包括叨流體的內(nèi)暮摩擦及流弄體與管道煤、設備的摩體擦（即使具流體的一酸部分機械響能耗散為搶熱能），靜使功貶質(zhì)，惹并有熵產(chǎn)生。流體流動叮的推動力橋是壓力差展，為不可抹逆過程，誕也有熵產(chǎn)生。1.問題的枕提出：對于只有一股流體的敞開體系：等溫絕熱流動：，，（）討論流體倦流動過程申的功損耗止應首先找孩出熵產(chǎn)生與壓力降之間的灶關系：2.流體流站動熵產(chǎn)畫生與壓骨力差關軟系式流體流動頑時的損耗紙功：對于流動的封閉體系：即：，式中：T和V分別是流銳體的體積洗和溫度T、V可看成常數(shù)，因此上泊式寫成：式中：為環(huán)境溫度，

為物系溫度。3.熱力學圓分析：近似與聲流速的依平方成立正比，因此功耗也與眉流速的平飼方成正比。(1)由公式看出，損耗功正比于（），

而（）如果降低刮流速，就容必須加大拉管道和設氏備的直徑緒，使設備承投資費用增加訊，因此薪，（2）節(jié)流過程：焓值不變，，但局部阻力增大，閥門兩端的壓差加大，

，熵產(chǎn)生增思考：結(jié)合化原便的知識考臘慮實際生模產(chǎn)中如何腰選擇合適散的流速？，流量m往往是生產(chǎn)上所需要的，不能改變。又應權衡能薦耗費和設陽備費的關而系選擇合恭適的流速掌。，氣體節(jié)流要比液體節(jié)流的損耗功大。

因此，化續(xù)工生產(chǎn)中殃應盡量少們用節(jié)流，些以便減少臨無謂的功稼損耗。（3），即功損耗正比于流體體積，由于（4），物系溫度T愈低，損耗功愈大溫度T低的流體損耗功大。思考：當充制冷的溫拆度一定時逗，如何降堵低損耗功蕩？損耗功大，并熵產(chǎn)生饅隨壓力籍差的增閑大而增閑加，也隨之翠增加，制冷過程朱應選擇較傭低的流速錢。6.5宅.2.剝2傳熱過程叮的熱力學呈分析圖示為一通逆流過程神的換熱器指，若將其鹽看成一控觀制體，沒抹有外功，忽沾略動、位后能變化。蜘由穩(wěn)流體庭系的熱力孩學第一定誰律知：，若保溫膨很好，甘換熱器請對環(huán)境興散熱可滾忽略，生則：，若將熱乒流體看頸成封閉籌的流體剪體系，衡忽略動夫、位能細變化，瘡由熱力學第鋤一定律染：焓變等焰于熱流跨體放出鞠的熱量同理，浸冷流體濤：焓變等瘋于冷流袖體吸收劈燕的熱量忽略了換專熱器對環(huán)險境的熱損銳失，則熱織流體放出測的熱量應等于冷流體吸收的熱量，即：1.流體溫度枯不變，若攏熱流體入系口為飽和印水蒸汽，始出口為飽和水

即

冷流體血為某蒸訪汽的飽回和液體械入口，嶄出口為域飽和蒸記汽，則：熱量作功謙能力：即高溫沿流體的熄理想功鐘：低溫流體坐的理想功廉：，在相同時，高溫流體作功能力大，因此，傳熱過血程的損供耗功：（傳熱唉時，高牛低溫流酒體溫度賞不變）2.若流體的溫度為變量（即單純的變溫過程），、用熱力學平值均溫度代矩替。一般魚流體：過程傳雞熱熱力不學分析雁：（1）由推導公貨式過程可筐知，即使持換熱器無盾散熱損失存，，熱量在數(shù)量上完全收回，即熱流體放出的熱全部用于冷流體的升溫，仍有功損耗，，。（2），即當環(huán)境溫度，傳熱量及傳熱溫度之積一定時。損耗功與傳熱溫差成正比。（3），當傳熱量一定時，

越小，越大，由數(shù)學可證明。

當越接近于零最大。時，思考：1.為了減竿小功損極耗，換憐熱器的狂冷熱流幼體溫差出是否越毅小越好涉？2.如何根粗據(jù)生產(chǎn)走實際溫閥度選擇閃合適的青流體溫涂度差？無溫差的傳熱過程，若無散熱損失：，但實際生產(chǎn)中均為不可逆的有溫差傳熱：，。（4）換熱過引程的熱較力學效個率：例6-146.