化工過程分析相關(guān)內(nèi)容系統(tǒng)可靠性與可靠度分析安全性及損失的預(yù)防化工過程的能耗分析與評價-有效能（火用）分析及其應(yīng)用風險性分折與評估產(chǎn)品生命周期分析與評價5.1

系統(tǒng)可靠性與可靠度分析13套進口裝置年運率情況表廠

數(shù)34222合計平均年運轉(zhuǎn)率%＞9080－9070－8060－70＜6076.5原因項目設(shè)備操作儀表電氣原料不足其它合計停車次數(shù)611730554122所占比例50%13.93%24.59%4.10%4.10%3.28%100%減產(chǎn)損失，噸22417729038208267642334064967320056所占比例70.04%9.07%6.51%2.39%10.44%1.55%100%系統(tǒng)的可靠度化工系統(tǒng)可靠度：在規(guī)定的條件和規(guī)定的時間內(nèi)，系統(tǒng)完成規(guī)定功能的概率或程度。一般以

R來表示，它的取值范圍是0＜R＜1。一個大系統(tǒng)都是由若干子系統(tǒng)組成，一個子系統(tǒng)又是由基本元（單元）所構(gòu)成，也就是說單元、子系統(tǒng)、系統(tǒng)之間可有如下關(guān)系：∈

Si

∈

SSijk

Sij單元

子系統(tǒng)

中系統(tǒng)

總系統(tǒng)R=成功的操作次數(shù)/試驗的次數(shù)串聯(lián)結(jié)構(gòu)對串聯(lián)系統(tǒng)來說，整個系統(tǒng)的可靠度將小于或等于其中最不可靠的組元的可靠度。思考題假定系統(tǒng)由三個串聯(lián)操作組成，即一個靠不信的間歇反應(yīng)器，其產(chǎn)物排到一個好壞無常的離心機，接著是一個不協(xié)調(diào)的反應(yīng)—結(jié)晶工序。從過去的運轉(zhuǎn)記錄可知，反應(yīng)器運轉(zhuǎn)正常占試驗次數(shù)的

3/4，離心機操作成功占試驗次數(shù)7/8，而最后一道工序運轉(zhuǎn)成功僅占試驗次數(shù)的40%。試求系統(tǒng)同時成功的機會，即所有這些設(shè)備都成功地讓一批產(chǎn)品通過的概率。并聯(lián)結(jié)構(gòu)思考題假定系統(tǒng)由三個并聯(lián)操作組成，即一個靠不住的歇反應(yīng)器，一個好壞無常的離心機和一個不協(xié)調(diào)的反應(yīng)—結(jié)晶工序。從過去的運轉(zhuǎn)記錄可知，反應(yīng)器運轉(zhuǎn)正常占試驗次數(shù)的3/4，離心機操作成功占試驗次數(shù)7/8，而最后一道工序運轉(zhuǎn)成功僅占試驗次數(shù)的40%。試求系統(tǒng)同時成功的機會，即所有這些設(shè)備都成功地讓一批產(chǎn)品

通過的概率。同時具有串并聯(lián)結(jié)構(gòu)（等效框圖原理）現(xiàn)有化工系統(tǒng)A，由四個子系統(tǒng)A1、A2、A3、

A4串聯(lián)而成，用等效原理，系統(tǒng)的總可靠度為:生產(chǎn)框圖及等效框圖確保系統(tǒng)有較高的可靠性化工系統(tǒng)一般是有序的串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式。為了確保系統(tǒng)有較高的可靠性，由上述分析式可見，在工藝流程的設(shè)計上應(yīng)力求設(shè)備少，流程簡單，單個設(shè)備的可靠度高；并應(yīng)考慮在可靠性低的卡脖環(huán)節(jié)考慮配置并聯(lián)設(shè)備，如果由經(jīng)濟合理性上進行分析，經(jīng)濟合理時應(yīng)予以并聯(lián)備用設(shè)備。這是化工系統(tǒng)過程設(shè)計可靠性設(shè)計的一般原則。5.2

安全性及損失的預(yù)防任何過程都包含著一定的風險，當其風險過大時會妨礙該過程工業(yè)化的實現(xiàn)。設(shè)計防護系統(tǒng)的基本原則，以減少工業(yè)事故的危險性，增加工業(yè)過程的安全性，以保證工人安全的工作。工業(yè)過程大事故作了統(tǒng)計分析設(shè)備損壞、腐蝕或侵蝕故障31％對物料的性能考慮不足，由于某些物料引起事故

20％操作失誤

17％化工過程問題

11％防護失效占8%物質(zhì)移動發(fā)生事故等占4%工廠位置問題占4%設(shè)計結(jié)構(gòu)不適用問題占3%工廠方案不合適占2%危險率分析與描述方法FAFR死亡事故頻率的定義是：在某種情況下暴露或工作108小時死亡發(fā)生的數(shù)目。也可定義為1000個人在某種環(huán)境或情況下工作50年，每年工作50個星期，每周工作40小時，死亡的人數(shù)。當FAFR=1時，相當于一個人工作在某種危險性的環(huán)境或情況下，一年有約10-4的死亡幾率。不同行業(yè)及環(huán)境下的FAFR值職業(yè)或環(huán)境(行業(yè))FAFR職業(yè)或環(huán)境(行業(yè))FAFR職業(yè)或環(huán)境(行業(yè))FAFR一般的工業(yè)（工廠環(huán)境）4金屬制造、造船8機器裝配65服裝制鞋業(yè)0.15農(nóng)業(yè)10家務(wù)1制本1.3采煤40坐火車旅行5木器家具3鐵路45坐汽車旅行57不同化學(xué)環(huán)境長時間停留下的特殊危險率職

業(yè)死亡原因FAFR制鞋業(yè)鼻?。ㄈ绨?.5印刷工作者肺或氣管?。ㄈ绨?0油脂業(yè)3~20木工鼻?。ㄈ绨?5采鈾業(yè)肺?。ㄈ绨?0燒炭氣管病（如癌）140化學(xué)纖維制造紡織冠心病150石棉工人肺?。ɑ虬┠行?15，女205橡膠工人膀胱病，腎病325制造或機器裝配氣管病520煉鎘工人前列腺病700制鎳工人肺?。ɑ虬?30一個職業(yè)或環(huán)境的危險率對于一個特定情況下的FAFR值=該環(huán)境一般FAFR值—危險源的數(shù)目在一個廠的不同崗位也會有差別。一般認為平均的與特殊的FAFR對同一環(huán)境各占一半燃燒和爆炸指數(shù)（FEI）減少危險率的第一步就是分辨各種物質(zhì)潛在的燃燒和爆炸趨勢。美國道化學(xué)公司有效地應(yīng)用了燃燒和爆炸指數(shù)FEI值來描述這個問題。這一指數(shù)較精確地反映了物質(zhì)潛在的燃燒和爆炸的性能。FEI值可

由以下四個因子計算出來：物質(zhì)因子（MF）特殊物質(zhì)的危害因子（SMH）一般過程的危害因子（GPH）專門的過程危害因子（SPH）于一個特定單元或物質(zhì)的燃燒和爆炸指數(shù)FEI計算公式為FEI=MF（1+SMH）（1+GPH）（1+SPH）物質(zhì)因子（MF）按照物質(zhì)分類的不同，這個因子的數(shù)值范圍為1~20。其分類如下：1．非燃燒的固體、液體和氣體對于不氧化不燃燒的物質(zhì)如水、碳、四氯化碳等，MF=1。2．燃燒固體燃燒液體燃燒和爆炸的氣體氧化物質(zhì)，與還原物質(zhì)相遇即會起火和爆炸的物質(zhì)，如氧、氯等，MF=16。MF值是計算FEI值的基本數(shù)據(jù)，但考慮特殊物質(zhì)的危害，和特殊過程的危害，還要引入有關(guān)因子修正組合算出最終的FEI值。思考題對于烷烴氧化制醇工廠的燃燒和爆炸指數(shù)的分析。丙烷氧化生成醇、醛、酮的流程中包括六個單元。反應(yīng)試劑是O2和C3H8，產(chǎn)品是CH3OH、CH3COCH3和CH3CHO。圖中的單元I是反應(yīng)器，丙烷是空氣氣相氧化，反應(yīng)溫度是315.6~537.8℃，壓力是20.7×105Pa。單元II是醇的吸收器，將醇、醛、酮吸收在水中，殘余的丙烷和氮氣返回丙烷回收系統(tǒng)。單元III是丙烷

回收器，用一般的吸收、解吸操作回收丙烷。單元IV是醇的分離器，使用一般的反應(yīng)精餾的分離方法。單元V是丙烷的存貯裝置，要有能維持幾天生產(chǎn)的庫存量，丙烷用桶車或載重車輸運。單元VI是醇的存貯裝置，能存貯幾天生產(chǎn)的醇、醛、酮。試分別計算每一個單元的FEI值。反應(yīng)單元FEI工廠：醇單元：反應(yīng)原料：丙烷（2）高溫149℃~538℃10%產(chǎn)品：醇、酮、醛（3）在接近爆炸限操作時共100%反應(yīng)：C3H8+O2→CH3OH+CH3COCH3+CH3CHO反應(yīng)器46.81．丙烷的MF值18醇吸收器23.42．SMH0丙烷回收器33.33．GPM總共50%FET=MF(1+SMH)(1+GPM)(1+SPH)=18(1+0)(1+50%)(1+140%)=6438連續(xù)反應(yīng)50%4．SPH總共140%（1）高壓17.2×105~207×105Pa

30%（表壓）相對順序爆炸及燃燒危險性單

元FEI相對順序爆炸及燃燒危險性單

元FEI相對順序爆炸及燃燒危險性反應(yīng)單元64.81醇的分離單元18.66醇吸收單元23.45丙烷貯存單元45.02丙烷回收單元33.34醇的貯存單元37.53故障樹分析(Fault

Tree

Analysis，F(xiàn)TA)故障樹分析(FTA)技術(shù)是美國貝爾電報公司的電話實驗室于1962年開發(fā)的，它采用邏輯的方法，形象地進行危險的分析工作，特點是直觀、明了，思路清晰，邏輯性強，可以做定性分析，也可以做定量分析。體現(xiàn)了以系

統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準確性和預(yù)測性，它是安全系統(tǒng)工程

的主要分析方法之一。一般來講，安全系統(tǒng)工程的發(fā)展也是以故障樹分析

為主要標志的。1974年美國原子能委員會發(fā)表了關(guān)于核電站危險性評價報告，即“拉姆森報告”，大量、有效地應(yīng)用了FTA，從而迅速推動了它的發(fā)展。故障樹圖(FTD)一個故障樹圖是從上到下逐級建樹并且根據(jù)事件而聯(lián)系，它用圖形化"模型"路徑的方法，使一個系統(tǒng)能導(dǎo)致一個可預(yù)知的，不可預(yù)知的故障事件（失效），路徑的交叉處的事件和狀態(tài)，用標準的邏輯符號(與，或等等)表示。在故障樹圖中最基礎(chǔ)的構(gòu)造單元為門和事件，這些事件與在可靠性框圖中有相同的意義并且門是條件。故障樹和可靠性框圖(RBD－ReliabilityBlock

Diagrams)故障樹圖(或者負分析樹)是一種邏輯因果關(guān)系圖，它根據(jù)元部件狀態(tài)(基本事件)來顯示系統(tǒng)的狀態(tài)(頂事件)。就像可靠性框圖(RBDs)；FTD和RBD最基本的區(qū)別在于RBD工作在"成功的空間"，從而系統(tǒng)看上去是成功的集合，然而，故障樹圖工作在"故障空間"并且系統(tǒng)看起來是故障的集合。故障樹分析中常用符號故障樹分析中常用符號故障樹分析的基本程序熟悉系統(tǒng)：要詳細了解系統(tǒng)狀態(tài)及各種參數(shù)，繪出工藝流程圖或布置圖。調(diào)查事故：收集事故案例，進行事故統(tǒng)計，設(shè)想給定系統(tǒng)可能發(fā)生的事故。確定頂上事件：要分析的對象即為頂上事件。對所調(diào)查的事故進行全面分析，從中找出后果嚴重且較易發(fā)生的事故作為頂上事件。確定目標值：根據(jù)經(jīng)驗教訓(xùn)和事故案例，經(jīng)統(tǒng)計分析后，求解事故發(fā)生的概率(頻

率)，以此作為要控制的事故目標值。調(diào)查原因事件：調(diào)查與事故有關(guān)的所有原因事件和各種因素。畫出故障樹：從頂上事件起，逐級找出直接原因的事件，直至所要分析的深度，按其邏輯關(guān)系，畫出故障樹。分析：按故障樹結(jié)構(gòu)進行簡化，確定各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度。事故發(fā)生概率：確定所有事故發(fā)生概率，標在故障樹上，并進而求出頂上事件(事故)的發(fā)生概率。比較：比較分可維修系統(tǒng)和不可維修系統(tǒng)進行討論，前者要進行對比，后者求出頂上事件發(fā)生概率即可。分析：原則上是上述10個步驟，在分析時可視具體問題靈活掌握，如果故障樹規(guī)模很大，可借助計算機進行。目前我國故障樹分析一般都考慮到第7步進行定性分析為止，也能取得較好效果。自動聚合的反應(yīng)過程原因事件進入該過程反應(yīng)器的單體和溶劑的流速由包括有流量計，控制器和控制閥的控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)。反應(yīng)器的溫度靠冷卻水夾套維持，而冷

卻水的流速是由熱電偶、控制器和流量控制閥組成的控制系統(tǒng)來調(diào)

節(jié)。這一系統(tǒng)最大的災(zāi)難是反應(yīng)的失控，引起反應(yīng)失控的原因如下：流入反應(yīng)器的單體相對于溶劑的比例過大，反應(yīng)過失控；反應(yīng)溫度過高，反應(yīng)不均失控。系統(tǒng)初始的故障樹圖增加安全措施改進后的催化聚合反應(yīng)系統(tǒng)流程示意圖改進后系統(tǒng)的故障樹圖故障樹分析法的優(yōu)點事故樹的果因關(guān)系清晰、形象。對導(dǎo)致事故的各種原因及邏輯關(guān)系能做出全面、簡潔、形象地描述，從而使有關(guān)人員了解和掌握安全控制的要點和措施。根據(jù)各基本事件發(fā)生故障的頻率數(shù)據(jù)，確定各基本事件對導(dǎo)致事故發(fā)生的影響程度——結(jié)構(gòu)重要度。既可進行定性分析，又可進行定量分析和系統(tǒng)評價。通過定性分析，確定各基本事件對事故影響的大小，從而可確定對各基本事件進行安全控制所應(yīng)采取措施的優(yōu)先順序，為制定科學(xué)、合理的安全控制措施提供基本的依據(jù)。通過定量分析，依據(jù)各基本事件發(fā)生的概率，計算出頂上事件（事故）發(fā)生的概率，為實現(xiàn)系統(tǒng)的最佳安全控制目標提供一個具體量的概念，有助于其它各項指標的量化處理。故障樹分析法的缺點FTA分析事故原因是強項，但應(yīng)用于原因?qū)е率鹿拾l(fā)生的可能性推測是弱項。FTA分析是針對一個特定事故作分析，而不是針對一個過程或設(shè)備系統(tǒng)作分析，因此具有局部性。要求分析人員必須非常熟悉所分析的對象系統(tǒng)，能準確和熟練地應(yīng)用分析方法。往往會出現(xiàn)不同分析人員編制的事故樹和分析結(jié)果不同的現(xiàn)象。對于復(fù)雜系統(tǒng)，編制事故樹的步驟較多，編制的事故樹也較為龐大，計算也較為復(fù)雜，給進行定性、定量分析帶來困難。要對系統(tǒng)進行定量分析，必須事先確定所有各基本事件發(fā)生的概率，否則無法進行定量分析。故障樹分析法的應(yīng)用范圍在事故樹分析中頂上事件可以是已經(jīng)發(fā)生的事故，也可以是預(yù)想的事故。通過分析找出事故原因，采取

相應(yīng)的對策加以控制，從而可以起到事故預(yù)防的作用。查明系統(tǒng)內(nèi)固有的或潛在的各種危險因素，為安全設(shè)計、制定安全技術(shù)措施和安全管理提供科學(xué)、合理的依據(jù)?；み^程的能耗分析與評價——有效能（火用）分析及其應(yīng)用有效能通用物系的有效能應(yīng)用實例19世紀30-40年代，邁爾·焦耳（德國醫(yī)生）發(fā)現(xiàn)并確定了能量轉(zhuǎn)換與守恒定律。恩格斯將這列為19世紀三大發(fā)現(xiàn)之一（細胞學(xué)說、達爾文進化論）。能量轉(zhuǎn)換與守恒定律定律指出：一切物質(zhì)都具有能量。能量既不可能創(chuàng)造，也不能消滅，它只能在一定的條件下從一種形式轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N形式。而在轉(zhuǎn)換中，能量的總量恒定不變。至今為止，沒有一個人提出一個事實不符合這條

自然規(guī)律的，相反，在各個領(lǐng)域：天文、地理、生物、化學(xué)、電磁光、宏觀、微觀各領(lǐng)域都遵循這條規(guī)律。熱力學(xué)是研究能量及其特性的科學(xué)，它必然要遵循這

條規(guī)律。熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律是能量守恒與轉(zhuǎn)換定律在熱力學(xué)中的應(yīng)用，它確定了熱力過程中各種能量在數(shù)量上的相互關(guān)系。在工程熱力學(xué)的范圍內(nèi)，主要考慮熱能與機械能之間的相互轉(zhuǎn)換與守恒，因此熱力學(xué)第一定律可表述為：熱可以變?yōu)楣?，功也可以變?yōu)闊?，在相互轉(zhuǎn)變時能的總量是不變的。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，為了獲得機械能，則必須花費熱能或其他形式能量，第一類永動機是不可能實現(xiàn)的。熱力學(xué)第二定律Clausius說法：熱不可能自動從低溫物體傳給高溫物體Kelvin說法：不可能從單一熱源吸熱使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ灰鹌渌兓?。第二種永動機是不可能造成的，第二種永動機就是能從單一的熱源吸收熱量使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其他影響的機器。實質(zhì)：自發(fā)過程都是不可逆的熱力學(xué)第二定律熱效率為100％的熱機是不可能造成的；熱傳導(dǎo)、摩擦所產(chǎn)生的熱現(xiàn)象是不可逆的；不需要由外加功而可操作的致冷機是不可能造成的等等。不論如何描述，其內(nèi)容彼此相同，不外乎主張不可逆變化的存在。從分子運動論的觀點看，熱運動是大量分子的無規(guī)則運動，而作功則是大量分子的有規(guī)則的運動。無規(guī)則運動要變?yōu)橛幸?guī)則運動的幾率極小，而有規(guī)則的運動變成無規(guī)則運動的幾率大。一個不受外界影響的孤立系統(tǒng)，其內(nèi)部自發(fā)的過程總是由幾率小的狀態(tài)向幾率大的狀態(tài)進行，總是從包含微觀狀態(tài)數(shù)目少的宏觀狀態(tài)向包含微觀狀態(tài)數(shù)目多的宏觀狀態(tài)進行。由此可見熱是不可能自發(fā)地變成功，這就是熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義。熱力學(xué)定律根據(jù)熱力學(xué)第零定律，確定了態(tài)函數(shù)——溫度；根據(jù)熱力學(xué)第一定律，確定了態(tài)函數(shù)——內(nèi)能和焓；根據(jù)熱力學(xué)第二定律，也可以確定態(tài)函數(shù)——熵。熵熵的微觀物理意義：系統(tǒng)混亂程度大小的度量——熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達式熵增原理若將系統(tǒng)和環(huán)境看作一個大系統(tǒng)，即為孤立系統(tǒng)，總熵變ΔSt等于封閉系統(tǒng)熵變ΔS和環(huán)境熵變ΔS0之和。自發(fā)進行的不可逆過程只能向著總熵增大的方向進行，最終趨向平衡態(tài)，熵增原理為判斷過程進行的方向和限度提供了依據(jù)有效能有效能是指該物質(zhì)（或物系）具有能夠轉(zhuǎn)化為有用功那部分能量；所謂提高有效能利用效率，就是指要充分利用這部分能量，盡量把它們?nèi)康剞D(zhuǎn)化為有用功，盡量減少由于過程的不可逆性所導(dǎo)致的部分有效能未被利用就被遺失的浪費現(xiàn)象。能量轉(zhuǎn)化是有條件的，正如熱不能自動由低溫物體傳導(dǎo)至高溫物體一樣，物質(zhì)（或物系）所具有的內(nèi)能并不能全部轉(zhuǎn)化為有用功，品位高的能量能轉(zhuǎn)化為有用功，品位低的能量，即與周圍穩(wěn)定環(huán)境處于同品位的能量卻不能。所以，有效能僅是內(nèi)能的一部分。有效能定義“有效能”也稱“火用”（Exergy），這個概念是由Keenan.J.H在1932的首先提出的，在50年代他又作了進一步的闡述；他定義物質(zhì)（或物系）的有效能為：由于焓與熵都是物質(zhì)（或物系）的一種性質(zhì)，是狀態(tài)參數(shù)，因而有效能也必然是一個狀態(tài)參數(shù)，但它的數(shù)值不僅與給定的狀態(tài)有關(guān)，而且也與所取的參照狀態(tài)有關(guān)。由常識可知，當一個物質(zhì)（或物系）與穩(wěn)定的周圍環(huán)境處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)時，它就喪失了向周圍環(huán)境作功的能力。死態(tài)溫度定為298.15K；壓力定為一個標準大氣壓；基礎(chǔ)濃度與參照物質(zhì)：規(guī)定在周圍環(huán)境中（即地球大自然中）大量的以穩(wěn)定濃度存在的物質(zhì)（元素或化合物）為參照物質(zhì)，其穩(wěn)定存在摩爾濃度被規(guī)定為基礎(chǔ)濃度。元素參照物質(zhì)基礎(chǔ)濃度元素參照物質(zhì)基礎(chǔ)濃度OO2（氣）0.2094MgMgCO3（固）NN2（氣）0.781或CaCO3·MgCO3（固）1HH2O（液）1Fe5Fe2(SO4)3·2Fe(OH)3（固）CCO2（氣）0.000302或Fe2O3(固)1SCaSO4·2H2O(固)1SiSiO2（固）1ClNaCl（固）1AlAl2O3·H2O(固)CaCa（NO3）2（固）或Al2O3(固)1或CaCO3（固）1純物質(zhì)的摩爾有效能混合物的摩爾有效能對于理想混合物，其各組分偏摩爾有效能即等于純組分的摩爾有效能。一些化學(xué)物質(zhì)的標準化學(xué)有效能物質(zhì)ε8，kcal/gmol物質(zhì)ε8，kcal/gmol物質(zhì)ε8，kcal/gmolO2（氣）0.9263F2（氣）165.2COS（氣）198.226N2（氣）0.149Cl2（氣）123.8HCN（氣）154.96H2O（氣）0.00Br2（液）112.57NH4Cl（固）125.866H2O（氣）2.052I2（固）45.4NaCl（固）56.03H2（氣）56.23HF（氣）67.2NaOH（固）23.23CO2（氣）4.8002HCl（氣）71.6Na2CO320.866CO（氣）65.815HBr（氣）74.9CaO（固）30.74C（固）98.131HI（氣）198.457CaCl2（固）4.583NO（氣）21.26CH4（氣）357.19MgCO3（固）63.443NO2（氣）13.429C2H6（氣）325.13Fe2O3（固）50.4NH3（氣）80.456C2H4（氣）817.13FeS2（固）53.01S（固）139.66C6H6（氣）172.11SiO2（固）0SO2（氣）68.85CH3OH（氣）172.3Al2O3·H2O（固）0H2S（氣）187.921C6H5OH（液）745.491空氣0思考題1求取氧氣的摩爾標準化學(xué)有效能：吉布斯自由能求取標準化學(xué)有效能γ1A1+γ2A2+γ3A3……γnAn=0從各物質(zhì)的X

和g

計算非基準物A

的X0,j和gf,j

；其它物質(zhì)可以是基準物，0,j

f,j

1也可以是非基準物，根據(jù)已提出的規(guī)定，當A1為反應(yīng)物時，γ1為正，若為反應(yīng)產(chǎn)物時，γ1為負。當任一Aj為元素時，其思考題在T0=298.15K和P0=101.3kPa的液態(tài)水為基準物，計算H2的標準化學(xué)有效能。在T0=298.15K和P0=101.3kPa的大氣中CO2（氣）為基準物，其基準組成X0=0.000302。試計算C的標準化學(xué)有效能。試計算甲醇CH3OH（氣）的標準化學(xué)有效能。通用物系的有效能分析式對于每一個真實的系統(tǒng)，或一個子系統(tǒng)，或者一個設(shè)備元，其有效能平衡式可表達為：ΔAEx——有效能損失?！M入系統(tǒng)有效能；——引出系統(tǒng)有效能；有效能損失是由于過程不可逆性引起的流體流運過程中節(jié)流作用，如通過精餾塔的閥門導(dǎo)致的節(jié)流。在不同溫度介質(zhì)之間的熱傳遞，或者不同溫度流體的混合。在非平衡狀態(tài)下流股間的質(zhì)量傳遞。一切不可逆過程都必然產(chǎn)生有效能損失，不可逆性愈大損失也愈大。通用物系的有效能平衡式有效能平衡式是由系統(tǒng)的能量平衡式和熵平衡式聯(lián)立推演得到的，先推導(dǎo)通用系的能量平衡式，再推導(dǎo)熵平衡式，最后聯(lián)立求解。能量平衡通式如果系統(tǒng)A在t1時刻處于狀態(tài)1，和外界發(fā)生了上述的質(zhì)量傳遞與能量傳遞后，在t2時刻轉(zhuǎn)變到狀態(tài)2時，按照熱力學(xué)第一定律對系統(tǒng)A可列出能量平衡式。對于穩(wěn)態(tài)過程，ΔE=EA2-EA1=0，且可忽略各流股的動能與勢能變化時，簡化為一般的能量平衡通式如下：（簡化設(shè)l=1）熵平衡式按照系統(tǒng)A的前后兩個狀態(tài)，應(yīng)用熱力學(xué)第二定律，針對包括環(huán)境與系統(tǒng)A在內(nèi)的整個孤立體系，建立熵平衡式。定義

為某組分相對于死態(tài)的偏摩爾熵，并注意死態(tài)為熱力學(xué)平衡態(tài)，用此概念整理可得熵平衡通式：對于穩(wěn)態(tài)過程，有SA2=SA1，簡化為一般式：有效能衡算能式[(EA2-EA1)-T0(SA2-SA1)]系統(tǒng)A做功的效率系統(tǒng)A處于穩(wěn)態(tài)熱力學(xué)效率一個系統(tǒng)的熱力學(xué)效率就是指外界供給此系統(tǒng)的全部能量（或外界供給此系統(tǒng)的全部有效能），在過程中被有效利用的能量（或有效利用的有效能）所占比例的大小。所以熱力學(xué)效率是能量和有效能被合理利用程度的一個度量。熱力學(xué)第一定律效率η1η1=由系統(tǒng)A輸出的有用的能量總合/外界輸入系統(tǒng)A的能量總合熱力學(xué)第二定律效率η2η2=由系統(tǒng)A輸出的所需的有效能總合/外界輸入系統(tǒng)A的有效能的總合思考題1<例5.8>圖5.7給出一個應(yīng)用于水泥生產(chǎn)的原料預(yù)處理工序的研摩過程，進入研摩設(shè)備的物質(zhì)乃是平均溫度為3.5%（質(zhì)量）的物理混合物。表5.6給出進出此系統(tǒng)各流股的速度及組成。在此設(shè)備中物料受到熱空氣的干燥及研摩粉碎。求取其損失的有效能及熱力學(xué)第一定很效率及熱力學(xué)第二定律效率以及設(shè)備的第一、第二定律效率η1、η2、(η1)0、(η2)0。研磨過程示意圖各流股流速及組成流股NO組分化學(xué)式摩爾分率流量(m+j),(kmol/d)1B1石灰石CaCO3(97.6%)MgCO3(2.4%)0.6645269.117B1粘土2Sio2·Al2O30.03195253.605B3鼓風爐渣Fe2O30.003931.243B4黃鐵礦FeS20.0030524.222B5沙SiO20.126999.966B6含濕（水分）H2O0.1711358.42空氣（熱）O2,

N2,

CO2,

H2O1120203空氣O2,

N2,

CO2,

H2O1132684C1石灰石CaCO3(97.6%)MgCO3(2.4%)0.7885269.117C2粘土2SiO2·Al2O30.0379253.605C3鼓風爐渣Fe2O30.0046731.243C4黃鐵礦FeS20.003624.222C5沙SiO20.1495999.966C含濕（水份）H