第五章化工過程能量分析

5.1能量平衡方程

一．

熱力學(xué)第一定律的實(shí)質(zhì)能量在數(shù)量上是守恒的.基本形式為：Δ（體系的能量）＋Δ（環(huán)境的能量）＝0或Δ（體系的能量）＝－Δ（環(huán)境的能量）體系的能量的增加等于環(huán)境的能量的減少。

在實(shí)際生產(chǎn)中大都遇到兩種體系，即敞開體系和封閉體系。1.封閉體系：（限定質(zhì)量體系）與環(huán)境僅有能量交換，沒有質(zhì)量交換。體系內(nèi)部是固定的。封閉體系是以固定的物質(zhì)為研究對(duì)象。2.敞開體系：（限定容積體系）與環(huán)境有能量交換，也有質(zhì)量交換。二.能量平衡方程

1.一般形式

Ws(軸功)（熱）Qδm2

δm1

P1V1C1U1P2V2C2U2Z1Z2（1）物料平衡方程：m1-m2=m體系（2）能量平衡方程進(jìn)入體系的能量－離開體系的能量=體系積累的能量進(jìn)入體系的能量:

微元體本身具有的能量E1δm1

環(huán)境對(duì)微元體所作的流動(dòng)功P1V1δm1

環(huán)境傳入的熱量δQ

環(huán)境對(duì)體系所作的軸功δWs

離開體系的能量:微元體帶出能量E2δm2

流體對(duì)環(huán)境所作的流動(dòng)功P2V2δm2

體系積累的能量＝d（mE）

能量恒等式為：

E1δm1+P1V1δm1+δQ+δWs-E2δm2-P2V2δm2=d(mE)(A)1)E－單位質(zhì)量流體的總能量，它包含有熱力學(xué)能、動(dòng)能和位能。注意：2)PV—流動(dòng)功，單位質(zhì)量流體對(duì)環(huán)境或環(huán)境對(duì)流體所作功功＝力*距離＝P*A*V/A=PVP1V1—輸入流動(dòng)功，環(huán)境對(duì)體系作功P2V2—輸出流動(dòng)功，體系對(duì)環(huán)境作功。

3)Ws—單位流體通過機(jī)器時(shí)所作的軸功可逆軸功對(duì)于可逆總功d(PV)=PdV+VdP積分式2.

能量平衡方程一般形式代入（A）式，整理，得到將H=U+PV(5-9)E1δm1+P1V1δm1+δQ+δWs-E2δm2-P2V2δm2=d(mE)A三.能量平衡方程的應(yīng)用

1.封閉體系：無質(zhì)量交換，限定質(zhì)量體系

m1=m2=mδm1=δm2=dm=0

δQ+δWs=mdE

不存在流動(dòng)功若δWs=δWδQ+δWs=mdU

或δQ+δW=mdU

(5-11)

積分：Q+W=ΔU

2.穩(wěn)定流動(dòng)體系

穩(wěn)定流動(dòng)過程，表現(xiàn)在流動(dòng)過程中體系內(nèi)

(1)每點(diǎn)狀態(tài)不隨時(shí)間變化(2)沒有質(zhì)量和能量的積累由式(5-9)可得到穩(wěn)流體系的一般能量平衡方程

(1)一般能量平衡方程

對(duì)穩(wěn)流體系,由式(5-9)得：

=0δm1=δm2=dm

(H2-H1)δm+(v22-v12)δm+g(Z2-Z1)δm-δWs-δQ=0

積分：（5－13）3）式（5－13）應(yīng)用條件是穩(wěn)流體系，不受過程是否可逆以及流體性質(zhì)的影響。注意：1)單位要一致，且用SI單位制.H,Q,Ws—能量單位，J/Kgv—m/s

流量G—Kg/h（min.s）2）Q和Ws為代數(shù)值，即：Q以體系吸收為正，Ws

以環(huán)境對(duì)體系作功為正。（2）能量平衡方程的應(yīng)用1）對(duì)化工機(jī)器：如膨脹機(jī)，壓縮機(jī)等。流體的動(dòng)能，位能變化量與體系焓值的變化量相比較，或者與流體與環(huán)境交換的熱和功相比較，大都可以忽略。也即（5－16）2）對(duì)化工設(shè)備類：如反應(yīng)器，熱交換器，傳質(zhì)閥門，管道等

且Ws=0（5—17）物理意義：體系狀態(tài)變化，如發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，相變化，溫度變化時(shí)，與環(huán)境交換的熱量（反應(yīng)熱，相變熱，顯熱）等于體系的焓差。

體系狀態(tài)變化化學(xué)反應(yīng)

相變化

溫度變化

反應(yīng)熱

相變熱

顯熱

Q

3)對(duì)化工機(jī)器的絕熱過程

與環(huán)境進(jìn)行功的交換時(shí)Q=0

在絕熱情況下，當(dāng)動(dòng)能和位能的變化相對(duì)很小時(shí)，體系與環(huán)境交換的功量等于體系焓的減少。4)對(duì)噴嘴Ws=0，gΔZ≈0

水平放gΔZ=0垂直放gΔZ≈0

流體通過噴嘴速度很快來不及換熱，可視為絕熱過程，Q=0

3.應(yīng)用舉例［P108例5-1～5-2］自看5.2功熱間的轉(zhuǎn)化（熱力學(xué)第二定律）

物化知：St≥0

>不可逆=可逆一、基本概念

才可進(jìn)行的過程

自發(fā)過程：不消耗功非自發(fā)過程：消耗功

0℃

30℃

冰

冬天氣溫-30℃自發(fā),具有產(chǎn)功能力

如夏天氣溫30℃-30℃

非自發(fā)水水冰可逆過程：沒有摩擦，推動(dòng)力無限小,過程進(jìn)行無限慢;體系內(nèi)部均勻一致，處于熱力學(xué)平衡;對(duì)產(chǎn)功的可逆過程，其產(chǎn)功最大，對(duì)耗功的可逆過程，其耗功最小;逆向進(jìn)行時(shí)，體系恢復(fù)始態(tài)，環(huán)境不留下任何痕跡。（也即沒有功熱得失及狀態(tài)變化）

不可逆過程：有摩擦，過程進(jìn)行有一定速度;體系內(nèi)部不均勻（有擾動(dòng)，渦流等現(xiàn)象）;逆向進(jìn)行時(shí)，體系恢復(fù)始態(tài)，環(huán)境留下痕跡;如果與相同始終態(tài)的可逆過程相比較，產(chǎn)功小于可逆過程，耗功大于可逆過程。

自發(fā)、忠非自發(fā)塞和可逆吉、非可鼓逆之間趣的區(qū)別捆？自發(fā)與非末自發(fā)過程檔決定物系斤的始、終懇態(tài)與環(huán)境頓狀態(tài)；可逆與布非可逆更過程是撒（考慮悠）過程餡完成的紡方式，只與狀態(tài)果沒有關(guān)屈系?？赡孢^想程是一個(gè)理想過程，實(shí)際過輕程都是不可逆的?？赡孢^程掃具有過程傍進(jìn)行的任繁一瞬間體旱系都處于級(jí)熱力學(xué)平柄衡態(tài)的特臥征，因次株，體系的寫狀態(tài)可她以用狀飛態(tài)參數(shù)譜來描述蕩。二.熱功嗓轉(zhuǎn)換與熱呢量傳遞的噴方向和限澇度1.熱量結(jié)傳遞的方評(píng)向和限度高溫低溫自發(fā)非自發(fā)限度：Δt=綿02.熱功槐轉(zhuǎn)化的方夏向功熱100敢%非自感發(fā)100%稿自發(fā)熱功轉(zhuǎn)顆化的限勺度要由從卡諾循賀環(huán)的熱槽機(jī)效率昂來解決3.熱政與功轉(zhuǎn)東化的限稿度——卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)炒：熱機(jī);高溫?zé)岬踉矗ê鉚H）;低溫?zé)嵩茨ê鉚L）.圖形工質(zhì)從高衡溫?zé)嵩碩H吸收熱量單，部分轉(zhuǎn)升化為功，玩其余排至鉛低溫?zé)嵩碩L。THTLQHQLWC卡諾循遞環(huán)由四久個(gè)過程怨組成。可逆等溫葛膨脹可逆絕器熱膨脹可逆等翁溫壓縮可逆絕蠢熱壓縮TSPV11234234QHQHQLWcWcQL工質(zhì)吸熱螞溫度大于顧工質(zhì)排熱喂溫度，產(chǎn)蠢功過程正卡諾奮循環(huán)的脊結(jié)果是份熱部分藏地轉(zhuǎn)化檔為功，揪用熱效丙率來評(píng)臂價(jià)循環(huán)乓的經(jīng)濟(jì)勾性熱效率:熱效率的澡物理意義洪：工質(zhì)從婦高溫?zé)岚稍次绽盏臒崃考罐D(zhuǎn)化為旺凈功的君比率。正卡諾仰循環(huán)：∵ΔH為狀態(tài)疲函數(shù)，副工質(zhì)通出過一個(gè)距循環(huán)據(jù)熱一敬律:∴ΔH=0Q=秒QH+QL∴又∵由卡諾循卷環(huán)知(5-故25)注意以燈下幾點(diǎn)巡壽：若使或TL=0實(shí)際當(dāng)中晚是不可能(1)η=f(隱TH?,TC),若使η↗，則TH↗,TL↘工程上繳采用高喉溫高壓河，提高乓吸熱溫瘋度TH，但又受負(fù)到材質(zhì)嚇影響.若TH=TL，η=0,W=0這就說覆明了單選一熱源細(xì)不能轉(zhuǎn)戲換為功羨，必須片有兩個(gè)平熱源?？ㄖZ循環(huán)堅(jiān)，η可逆最大，校相同TH,TL無論經(jīng)過唯何種過程煌，η可逆是相同的逆，實(shí)際熱閑機(jī)只能接箏近，不能風(fēng)達(dá)到5.3熵函數(shù)5.3.拜1熵與熵撇增原理通過研究聲熱機(jī)效率俊推導(dǎo)出熵腔函數(shù)的定舟義式對(duì)于可逆猶熱機(jī)有也即熵定義２.熱欠力學(xué)第巧二定律趣的數(shù)學(xué)微表達(dá)式>對(duì)不可腐逆過程樣：對(duì)可逆妨過程：熱力學(xué)穴第二定培律的數(shù)齡學(xué)表達(dá)極式：>不可弱逆=可逆注意：熵狀態(tài)函屑數(shù)。只要晚初、終態(tài)允相同，對(duì)于不可柿逆過程應(yīng)秀設(shè)計(jì)一個(gè)差可逆過程艘，利用可浸逆過程的頑熱溫熵積捏分進(jìn)行熵強(qiáng)變計(jì)算．３.辰熵增原夜理對(duì)于孤知立體系泊（或絕初熱體系劍）這個(gè)式子歷說明了由熵增原理確表達(dá)式。<0籮不可封能進(jìn)行索的過程>0圖不可想逆過程=0失可逆過程結(jié)論：自然界免的一切正自發(fā)進(jìn)讀行的過咸程都是遲熵增大誓的過程發(fā)；同時(shí)滿否足熱一恰律，熱拉二律的荒過程，情實(shí)際當(dāng)?shù)街胁拍軠鐚?shí)現(xiàn)，播違背其按中任一赴定律，致其過程主就不可執(zhí)能實(shí)現(xiàn)熔。總熵變仰為自發(fā)進(jìn)敢行的限尖度自發(fā)進(jìn)占行的方搖向4熵變的計(jì)賞算1)可逆過程回的熱溫熵恒計(jì)算據(jù)熱一律可逆過程同除T得：又∵對(duì)理想氣紙?bào)w:dH宜=nCpdT∴２)相變化丟熵變∴相變積化的熵暢變相變化帆皆屬于智可逆過郵程，并且相變?nèi)杌臒崃客?，?jù)能量技平衡方程胡知：３)環(huán)境熵股變熱力學(xué)環(huán)旨境：一般嬌指周圍大省自然（可辨視為恒溫調(diào)熱源）４靈應(yīng)用席舉例[P11燒1－P11僅2(例5－3，5－4)]自看5.3熵平衡和嚼熵產(chǎn)生１敞差開體系慚熵平衡毒方程將容量輝性質(zhì)衡飯算通式甩用于熵嬌，得:=-+T—限制表沒面上熱揮流通過朝處的溫套度,T’代表始豪態(tài)溫度很,T’’代表終斜態(tài)溫度物料熱量S—單位質(zhì)叔量物料愁的熵；熵?cái)y帶宰者功與熵濟(jì)變化無胳關(guān)，功爬不攜帶殖熵。物料攜坑帶的熵熄=mS熱流攜樣帶的熵池=式中:m—物料的質(zhì)假量；是代數(shù)衫值，以體系葛收入者收為正，箭體系支蛙出者為叨負(fù)于是:熵平衡面方程為老:將此整鞋理,得床:(5-3境3)熵平衡悲方程注意：物料熵?zé)犰亓?.熵產(chǎn)積生(5-鹿33)中：—體系的總撇熵變；—因物流流狼進(jìn)，流出芹限定容積銅而引起的圣熵變化；—因熱流籮流進(jìn),小流出限椒定容積住而引起報(bào)的熵變動(dòng)化；—因體系的襯內(nèi)在原因紫引起的熵駐變化，與接環(huán)境無關(guān)國(guó)，屬于內(nèi)付因熵變。引起熵遇產(chǎn)生的悅內(nèi)在原衡因?qū)嶋H能上是由遠(yuǎn)于體系獄內(nèi)部不河可逆性沒而引起底的熵變叫化。這怨可以用劫孤立體些系的熵忙平衡方蛋程來證翠實(shí)。對(duì)孤立體煉系：因與望環(huán)境沒有果質(zhì)量交換賤，也沒有漁能量交換代入熵思平衡方爐程中==由熱二律菜知:可谷逆過程不可逆稠過程結(jié)論：熵產(chǎn)生可筆以用作判腔斷過程方困向的準(zhǔn)則<0核時(shí)，脹體系內(nèi)惑部的過心程不自現(xiàn)發(fā)。>0時(shí)掌，體系內(nèi)非部的過程迷不可逆或互自發(fā)；=0拐時(shí)，體段系內(nèi)部子的過程擋可逆或濟(jì)平衡；3.熵砍平衡方程求的特殊形任式絕熱過程可逆過程=+穩(wěn)流過銀程=0++封閉體系=+4.奧應(yīng)用舉疼例越(例悼5學(xué)-5)漏自看解題要還點(diǎn)：符合質(zhì)量臘守恒定律能量守恒層定律（熱愚一律）熵增原理貼（熱二律翠）5.4觸理獸想功、罪損失功欣及熱力筒學(xué)效率損失功法諷：以熱力學(xué)儲(chǔ)第一定鋸律為基徐礎(chǔ)，與理想蒸功進(jìn)行比格較，用熱趙效率評(píng)價(jià)所。有效能塘分析法扶：將熱力學(xué)愧第一定沈律，熱適力學(xué)第丙二定律結(jié)合起來潤(rùn)，對(duì)化工路過程每一襲股物料進(jìn)菊行分析，恥用有效能偵效率評(píng)價(jià)床。化工過程頃熱力學(xué)分手析的方法磨：一.理想功1.定匆義：體系爆以可逆方倍式完成一吳定的狀態(tài)駕變化，理夫論上可對(duì)留外做的最籮大功(對(duì)蘆產(chǎn)功過程恩)，或者寧理論上必殃須獲得外腳部的最小文功(消耗瘦過程)，蹦稱為理想匆功。Wmax度(W排min)狀態(tài)1狀態(tài)2完全可逆要注意:完全可專逆狀態(tài)變化幅可逆；傳熱可鳳逆(物錘系與環(huán)降境)２.理想功的濾計(jì)算式（１）非喂流動(dòng)體系若過程可王逆由熱一紗律：ΔU=儲(chǔ)Q+WW=Δ門U-Q(5-閱38)過逆功非流動(dòng)過克程理想功結(jié)論：理想功決某定于體系虹的始、終暮態(tài)和環(huán)境閣狀態(tài)，與戚過程無關(guān)攝；體系發(fā)在生狀態(tài)辟變化的躁每一個(gè)壞實(shí)際過砍程都有煌其對(duì)應(yīng)葛的理想螞功。（2）升穩(wěn)態(tài)流淋動(dòng)過程熱一律漏表達(dá)式具為：忽略動(dòng)記，勢(shì)能對(duì)變化若可逆(5-4葉1)穩(wěn)流過程束理想功注意點(diǎn)口：式（5右-41臉）忽略湊了進(jìn)出丟口的動(dòng)作能，勢(shì)背能的變矛化。完程整的表榨達(dá)式為丑：體系經(jīng)歷妄一個(gè)穩(wěn)流蓮過程，狀申態(tài)發(fā)生變鞋化，即可惡計(jì)算其理開想功，理戴想功的值顛決定于體掃系的始、航終態(tài)與環(huán)決境溫度，妙而與實(shí)際桶變化途徑戶無關(guān)。要區(qū)別可柄逆軸功與紅理想功這彎兩個(gè)概念毅．對(duì)絕熱過糞程對(duì)不做哄軸功的殘過程二損顏失功WL１.定義：體疑系完成相薪同狀態(tài)變基化時(shí)，實(shí)乞際功和理侮想功的差尿值．?dāng)?shù)學(xué)式爛：對(duì)穩(wěn)流體熄系(5-慚43)(5-殼44a)結(jié)論：（1）（2）（3）假可逆過在程有關(guān)與有關(guān)與實(shí)際過程對(duì)產(chǎn)功替過程：對(duì)耗功裂過程：WL=T0△St三應(yīng)謎用舉例（P117-P118例5蔑-7溫）自看同樣重量犯的24K金子和18K金子相占比較，克哪個(gè)更糠有價(jià)值?同樣數(shù)量企的熱和功閃，哪個(gè)利其用價(jià)值更杜高一些？1000銹kg的飽和蒸村汽和過熱鍋蒸汽哪個(gè)醒作功能力逝更大？本節(jié)通過期引入能級(jí)再和有效能箏的概念來然回答這個(gè)閃問題。能瘋量不僅在抹數(shù)量上具析有守恒性隨，在質(zhì)量遮上還具有勝品位性，繪而且在轉(zhuǎn)稍換與傳遞甲工程中具魯有貶值性鼠。例如對(duì)1kJ的熱和1kJ的功，蓬從熱力訴學(xué)第一爽定律看勢(shì)，它們?nèi)榈臄?shù)量野是相等謠的，但似從熱力儲(chǔ)學(xué)第二鋼定律考如察，它挑們的質(zhì)淚量即作紫功能力猶是不相受當(dāng)?shù)模吖Φ馁|(zhì)餡量（品案位）高帳于熱。5.5有效能益與無效闖能一、有效能的待概念1.能量的柔分類按能量狂轉(zhuǎn)化為粒有用功富的多少世，可以自把能量妨分為三諒類：⑴高質(zhì)能掙量：理論媽上能完全久轉(zhuǎn)化為有遼用功的能釣量。如電愈能、機(jī)械艙能。⑵僵態(tài)權(quán)能量：兄理論上棟不能轉(zhuǎn)峽化為功熟的能量斗（如海半水、地些殼、環(huán)陡境狀態(tài)示下的能障量）。⑶低質(zhì)北能量：翅能部分義轉(zhuǎn)化為嘉有用功循的能量收。如熱垃量和以受熱量形宇式傳遞董的能量?jī)簟?.有效能檔與無效孟能⑴有效能：煮一定形式些的能量，驕可逆變化粘到給定環(huán)蹤蝶境狀態(tài)相木平衡時(shí)，另理論上所憶能作出的惠最大有用戴功。無效能：逼理論上不輸能轉(zhuǎn)化為破有用功的比能量。⑵能量的罰表達(dá)形式對(duì)高質(zhì)能蘭量追能量藥＝有效能對(duì)僵態(tài)蔥能量祥僵態(tài)壘能量＝啞無效能對(duì)低質(zhì)能瞎量莖低質(zhì)鐘能量＝有漸效能＋無標(biāo)效能注意點(diǎn)①有效能——“火用”、“可用能”、“有用能”、“資用能”。無效能——“火無”、“無用能”。②功——可看作脈100榜％的有迅效能。二、有警效能的濟(jì)計(jì)算1.環(huán)境和房誠(chéng)環(huán)境狀放態(tài)⑴環(huán)境：精指恒T、P屆、x下，龐大連靜止體系赤。如大氣傷、海洋、港地殼等。⑵環(huán)境博狀態(tài)：倘熱力學(xué)絞物系與木環(huán)境完留全處于休平衡時(shí)歡的狀態(tài)沾。常用糕Ｔ0、Ｐ0、Ｈ0、Ｓ0等表示。2.物系的有旺效能⑴物理拴有效能弟：物系益由于Ｔ盡、Ｐ與繭環(huán)境不食同所具隱有的有棕效能。⑵化學(xué)剛有效能健：物系蛛在環(huán)境冬的Ｔ0、Ｐ0下，由于徒組成與環(huán)用境不同所們具有的有前效能。1.穩(wěn)流物惠系的有墾效能⑴定義：穩(wěn)流物溪系從狀旨態(tài)1變志到狀態(tài)斷2時(shí)過屢程的理想功：Wid=T0(S1-S2)-(員H1-H2)=Δ差H-T0ΔS（5-4照1）有效能:穩(wěn)流物朵系從任則一狀態(tài)（Ｔ、Ｐ、沙Ｈ、Ｓ）固以可逆方艘式變化到憐環(huán)境狀態(tài)開（TO、P0、H0、S0）時(shí)，理葛想功的陽負(fù)值。EX＝T0(S0-Si)-(H0-Hi)（5-47）2.理想功哲與有效閣能的區(qū)討別與聯(lián)麥系理想功隙：Wid=ΔH償-T0ΔS=皂(H2-H1)-T0(S2-S1)有效能肉：EX=T0(S0-S)-廢(H0-H)(1)有效能與億理想功的區(qū)別:⑴終態(tài)不饒一定相同Wid:終態(tài)不衣定EX:終態(tài)一定建（基態(tài)即偉環(huán)境狀態(tài)當(dāng)）⑵研究皂對(duì)象不園同Wid：對(duì)兩個(gè)狀主態(tài)而言，蚊與環(huán)境無移關(guān)，可正旦可負(fù)。EX：對(duì)某一狀棍態(tài)而言，服與環(huán)境有逃關(guān)，只為棕正值。(2)聯(lián)系(B1)誕EX1＝T0(S0-S1)-(H0-H1)(B2)菠EX2＝T0(S0-S2)-(H0-H2)有效能變淡化ΔEX＝EX2-EX2=ΔH薦-T0ΔS=Wid（5-5綢3）若ΔEX<0，俯Wid<0物系對(duì)蟻外做功遷，EX=WidΔEX>0，韻Wid>0物系接務(wù)受功，EX=-Wid3.功、電能欲和機(jī)械能翁的有效能EX=W（5-48）4.熱量的務(wù)有效能EXQ∵卡撕諾循環(huán)右熱效率⑴定義：壺傳遞的全熱量，客在給定結(jié)的環(huán)境培條件下粉，以可火逆方式所能多做出的最飼大有用功速。⑵計(jì)算式①恒溫?zé)峒Z源熱量的司有效能（5－嫂49）無效能∴EXQ=WC②變溫漲熱源的窯有效能或用H、S值計(jì)算承：EXQ=T0ΔS-憲ΔH(5—50)5.壓力有效念能EX=To比ΔS-擊ΔH（5-47）由第三坐章知（5—52）對(duì)理想雅氣體四、過鄭程的不毀可逆性釀和有效撤能損失1.不殊可逆性熱力學(xué)通第二定儀律認(rèn)為戴自然界賠中一切劑過程都少是具有骨方向性跌和不可卷逆性的爭(zhēng)。ΔSt（ΔS產(chǎn)生）≥0袖>不移可逆過程=可逆過有程有效能的釋方向和不傍可逆性表現(xiàn)在架：①當(dāng)過程是可逆時(shí)，有效則能不會(huì)向無效能真轉(zhuǎn)化，均有效能虛的總量寺保持不垮變。②當(dāng)過程碑是不可逆時(shí)，有效能向無效能轉(zhuǎn)拉變，使有錄效能的總叼量減少。2.有項(xiàng)效能損終失(E1)2.有費(fèi)效能損種失(E1)⑴定義：鉗不可逆猴過程中伙有效能馬的減少朝量。⑵計(jì)算式鎮(zhèn)：E1＝理想功姑－實(shí)際功對(duì)于穩(wěn)幟流體系姓：若忽苗略動(dòng)能綢、勢(shì)能璃的影響實(shí)際功Ws=Q擔(dān)-ΔH理想功Wid＝T0ΔS-駐ΔH∴E1＝T0ΔS-孕ΔH-許Q+Δ愈H＝T0ΔS-轎Q∴El=T0ΔSsys+T0ΔSsur=T0ΔSt或El=T0ΔS產(chǎn)生（5-54）又∵ΔSsur=-Q/西T0-Q=T0ΔSsur⑶典型過湊程有效能信損失①傳熱過蘿程高溫物系地放出的熱翻量的有效滲能為：EXQ,H＝Q（1安－T0/TH）低溫物系肉吸收的熱戚量的有效剪能為：EXQ,風(fēng)L＝Q（需1-T0/TL）有效能咸損失El=EXQ,H-EXQ,L=結(jié)論：ⅰ)傳粒熱過程有關(guān)效能損失悲是存在的益；ⅱ)TH-TL差值增大散，El增大。(5-5建8)∴ＴdSt=-V粥dP棄d趨St=(-V旬/T)d室P由前知El=To堤ΔSt∴繩dEl=T0dSt=T0(-V/董T)d猾p（5-57）結(jié)論：ｉ)El∝Δ基P壓力降；ⅱ)穩(wěn)收流過程的訊有效能損榜失是由于素阻力引起謹(jǐn)?shù)?。②穩(wěn)流體吹系對(duì)穩(wěn)流體領(lǐng)系，若忽盲略掉動(dòng)能睡和勢(shì)能ΔH＝Q菜+Ws對(duì)管道默流動(dòng)，身一般情懇況下，Q＝0喪（無熱交構(gòu)換）Ws＝惕0（無軸功）dH=逐0∴ΔH＝榆0∵d窯H=T豪dS+柜VdP③傳質(zhì)過足程若Tα=Tβ=T式中：μiαμiβ——組分ｉ在α、β相中的化腥學(xué)位把兩相看健作一個(gè)孤銷立體系，已則d(ns遇)孤=d(n頑s)t∴有效能損爛失：El=T0d(ns駝)t=-T0（5-6始0）④注意紐奉點(diǎn)：有效能軋損失在層任何不雙可逆過有程都是街存在的珍；有效能腳損失的扁大小與抓過程的秒推動(dòng)力腹有關(guān)，El∝推動(dòng)力。處即推動(dòng)力墳大，El大。3.應(yīng)塌用舉例［P123—124例5—10～侵5—11］例助5—10自處看5.6有效能竊衡算及翻有效能專效率有效能的晴守恒與否煎應(yīng)與過程絡(luò)的可逆性衡有關(guān)，過劫程是可逆昨的，沒有集有效能的納損失，有杏效能是守尖恒的。不鋒可逆過程孩總是使有讀效能減少犬而無效能衛(wèi)增加，在傻建立有效吧能衡算式粱時(shí)，應(yīng)附助加一項(xiàng)有懷效能損失藝作為有效撐能的輸出積項(xiàng)。敞開體得系穩(wěn)流赤系統(tǒng)有拐效能平禽衡方程井式：輸入的榆有效能藏＝輸出垮的有效庸能＋有炎效能損飯失1.有效能衡挽算式由熱力拿學(xué)第一胞律,熱儲(chǔ)力學(xué)第券二律推位出穩(wěn)流體系狀態(tài)1狀態(tài)2H1,S1H2,S2Q孤立體沸系一.有效能耐平衡由熱力雜學(xué)第二跌定律：貝分兩引種情況飲考慮由熱力蹤蝶學(xué)第一獲定律(忽略了錯(cuò)動(dòng)能,勢(shì)捉能)(A)(1)嶺可逆堤過程有效能淚損失∵(B)∴(A)-(B),得:進(jìn)行數(shù)望學(xué)處理撲，得：輸入體系窮有效能跟=輸出圈體系有效凍能∴（A）（B）（5-6戚4）(2)魚不可逆過煎程由于有旺效能損冠失總是高存在的裕，并且縱有效能積損失總吸是大于園零，El>0?！噍斎塍w系垃有效能慮=輸出糠體系有效棟能+有效能遺損失（5-65）2結(jié)論釣：①能量衡算陸是以熱一沸律為基礎(chǔ)捐，有效能宣衡算是以屋熱一、二均定律為基侵礎(chǔ)；②能量守拖恒，但朱有效能女不一定慮守恒。擺可逆過茶程有效幼能守恒倚，不可干逆過程巡壽有效能復(fù)總是減惠少的；③能量衡算這反映了能疼量的利用平情況，而琴有效能衡綠算可反映惰能量的質(zhì)團(tuán)量、數(shù)量虜?shù)睦们槟_況；④El的計(jì)算板方法：二.有蹄效能效禽率總有效能嚷效率：對(duì)于一拍個(gè)設(shè)備或枕過程，收限益的有效唱能與提供笑給它的有沒效能的比類值?！唷呖傆行ж?cái)能效率呈反映了陰有效能仰的利用競(jìng)率，是聲衡量過振程熱力覆學(xué)完善倉性的量啞度，其脾實(shí)質(zhì)是宵反映了膚真實(shí)過樣程和理株想過程鏡的差距撥。2.目雁的有效查能效率對(duì)一切過瓜程（不論墾過程本身棕產(chǎn)功，還凝是耗功）3.芝結(jié)論：目的有效養(yǎng)能效率在大任何情況球下均小于緒1，大于翻零若El=0，則說明過傘程為完鍬全可逆辰過程若El>0，則說明過嗚程為不百可逆過或程偏離1么的程度葬↗，El↗,過程的輸不可逆柱程度就閱愈大。該過程鳥才能進(jìn)損行。只有>5.7化工過程質(zhì)與系統(tǒng)的樸有效能分所析（1）根秧據(jù)需要確析定被研究品的物系；（2）確亭定輸入及除輸出各物洽流，能流罪的工藝狀領(lǐng)況及熱力鵲學(xué)函數(shù)；（3）計(jì)辮算各物流研，能流的僑有效能；（4）駛對(duì)體系規(guī)進(jìn)行有慚效能衡逝算，求承出有效蘋能損失終和有效超能效率障。四．應(yīng)朗用舉例P128楚-133榮，例5－1冬3，5－牲15自看在有限的旦時(shí)空范圍駐內(nèi)，任何朝熱力學(xué)過際程，系統(tǒng)岔的有效能雪和無效能秩的總和守恒。一切實(shí)際瘡的不可逆早過程必帶晉來能量品狐位的貶值開，有效能待一去不復(fù)歇返地轉(zhuǎn)化精為無效能毀，這就是花能量轉(zhuǎn)換陪與傳遞中撞的質(zhì)的變霸化規(guī)律。經(jīng)不可不逆過程讀的有效醋能的減工少是絕殼對(duì)的，滿是不可持逆轉(zhuǎn)化陶，能量速中的無敘效能無刊論采用鉤什么巧草妙的方薦式也不房誠(chéng)能轉(zhuǎn)變種為有用證功和有抄效能。該因此，查有效能膛轉(zhuǎn)化為端無效能勿的量可負(fù)以表示亭能量貶需質(zhì)的程掩度?？偨Y(jié)過程能夸量分析功及合理別用能能量的副有效利夸用是生慕產(chǎn)和設(shè)彩計(jì)中的草重要問紅題，很襪顯然，搏能耗增照加將使慘產(chǎn)品成束本增加銷。產(chǎn)品因的能量裁消耗水習(xí)平已成隆了衡量畜化學(xué)工阿業(yè)現(xiàn)代虹化水平經(jīng)的主要漠指標(biāo)之待一。能完量回收藥及利用肝的好壞棚，直接呀體現(xiàn)了熱工藝流雁程及技謀術(shù)的先嫁進(jìn)水平飄。為了伙不斷改碌進(jìn)生產(chǎn)重工藝與棒設(shè)備，憑以減少喂能量消繩耗，降旱低成本真，在設(shè)陰計(jì)和研糊究工作睬中廣泛理地采用遇熱力學(xué)殘分析的逮方法，脂來發(fā)現(xiàn)避現(xiàn)有的禮生產(chǎn)過盒程中因龍不可逆沃而造成捉的能量級(jí)浪費(fèi)與賢薄弱環(huán)室節(jié)，估蠅算采用據(jù)新工藝篇可能產(chǎn)兄生的效浪果。熱嫌力學(xué)分蛾析成果嬌是設(shè)備億與系統(tǒng)域最佳化衛(wèi)設(shè)計(jì)的魚基礎(chǔ)，