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化工熱力學(xué)chap5化工過程的能量分析-資料下載頁

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【正文】 mΔHv=H 水氣 H水（熱量衡算） ∴ m=( H水氣 H水 )/ΔHv=(2706 )/293= ⑵液態(tài)烴有效能變化 ΔB 烴 B前 =m [To(S0S1)(H0H1)] B后 =m [To(S0S2)(H0H2)] ΔB 烴 =B后 B前 =m (ΔHv ToΔSv)=(293 293*)=201kJ ΔB 烴 0,表明有效能增加。 81 )()( HHSSTB ooo 氣氣氣 ????)()( HHSSTB ooo 水水水 ????)()( SSTHHSTHBBB oo 氣水氣水氣水水 ???????????0?? B 水⑶水蒸氣有效能變化 =()293()=616KJ 表明 1kg水蒸氣換熱后冷凝為水 ,其有效能降低 . )] ([293)( SSSSSTSTW votoL m 氣水水烴 ??????????KJ4 1 5)]1 3 3 7 (9 2 [2 9 3 ?????ST toD ?? W LD ?④ 求 WL ∵ ∴ 82 有效能的衡算及有效能效率 ? 一 . 有效能平衡 ? 1. 有效能衡算式 ? 有效能衡算式 ,可由熱力學(xué)第一律 ,熱力學(xué)第二律推導(dǎo)出來穩(wěn)流體系狀態(tài) 1 狀態(tài) 2 H1,S1 H2,S2 Q Ws孤立體系 83 由熱力學(xué)第二定律：分兩種情況考慮 SWQH ???S12 WQHH ???由熱力學(xué)第一定律 (忽略了動(dòng)能 ,勢能 ) (A) (1) 可逆過程 0S ?????? SS Qs y st0??? STD to有效能損失 ∵ SSSsy s 12 ??? TSQ???0)( 12 ??? TTSSTQooQTTSST QooQ?? )(12 (B) ∴ 84 )()( 1212 TTWQSSTHHQosoQ??????WTTQSSTHHHH sQoo ???????? )1()()()( 020222由式 (A)式 (B),得 : 進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，得：輸入體系有效能 = 輸出體系有效能 WTTQHHSSTHHSST sQooo ?????????? )1()]()([)]()([01010202BBB WQ B ??? 21 ?? ??? BB∴ 85 2 小結(jié)： ① 能量衡算是以熱一律為基礎(chǔ) ，有效能衡算是以熱一、二定律為基礎(chǔ)； ② 能量守恒，但有效能不一定守恒。可逆過程有效能守恒，不可逆過程有效能總是減少的； ③ 能量衡算反映了能量的利用情況，而有效能衡算可反映能量的質(zhì)量、數(shù)量的利用情況； ④ D的計(jì)算方法：有兩種： DBB ?? ?? ??STD to ???? ?? ?? BBD(2) 不可逆過程由于有效能損失總是存在的，并且有效能損失總是大于零， D0。 ∴ 86 二 .有效能效率 ?B總有效能效率 (總火用效率 ) 目的有效能效率 (目的火用效率 ) 1 定義：對于一個(gè)設(shè)備或過程，收益的有效能與提供給它的有效能的比值。及能流的有效能之和進(jìn)入過程或設(shè)備各物流及能流的有效能之和離開過程或設(shè)備各物流??????BBB?∴ DBBDBB ????? ???? ????? ??? BDB 1?∵ 87 )( // ??EXB????? )()(/失去獲得BBB?? 對一切過程（不論過程本身產(chǎn)功，還是耗功） 10 ???B1??B1??B?B3. 結(jié)論： ?有效能效率在任何情況下均小于 1，大于零 ?若 D=0，則說明過程為完全可逆過程若 D0，則說明過程為不可逆過程 ? 偏離 1的程度 ↗ ， D↗, 過程的不可逆程度就愈大該過程才能進(jìn)行。只有 ? ?B ? ?B 88 三．有效能分析法步驟對一個(gè)過程進(jìn)行熱力學(xué)分析，一般分為四步，陳顧版教材 P127頁，步驟： ? （ 1）根據(jù)需要確定被研究的物系； ? （ 2）確定輸入及輸出各物流，能流的工藝狀 ? 況及熱力學(xué)函數(shù)； ? (3) 計(jì)算各物流，能流的有效能； ? (4) 對體系進(jìn)行有效能衡算，求出有效能損失 ? 和有效能效率。 89 四．應(yīng)用舉例 ? P128133，例 5－ 13， 5－ 15自看 ? P128 例 5－ 14 氨廠的高壓蒸汽系統(tǒng) ，每小時(shí)產(chǎn)生 t的中壓冷凝水。如通過急速閃蒸，由于壓力驟然下降，可產(chǎn)生低壓蒸汽。現(xiàn)有兩種回收方案，方案 A是將中壓冷凝水先預(yù)熱鍋爐給水，然后在閃蒸中產(chǎn)生較少量的低壓蒸汽，鍋爐給水流量為 ,預(yù)熱前后溫度分別為 20℃ ， 80℃ 。方案 B是通過閃蒸氣產(chǎn)生較多的蒸汽，中壓冷凝水為 ,210℃ ,在閃蒸氣中急速降壓至 ,以產(chǎn)生的低壓蒸汽與冷凝水 . ? 如忽略過程的熱損失 ,環(huán)境的溫度為 20℃. 試計(jì)算 A,B兩種方案的有效能損失 ,并比較計(jì)算結(jié)果 . 90 閃蒸器閃蒸器 1 2 3 1 2 3 4 中壓冷凝水 ,210℃ H1=S1=低壓蒸汽， 150℃, H2= S2= 低壓冷凝水， ,H3= S3= 低壓冷凝水， ,T4,H4,S4 預(yù)熱器鍋爐給水 20℃, t/h ,H5= S5= 5 6 P6= H6= S6= 80℃ 低壓蒸汽， To=20℃ =293K A方案 B方案 91 解：（ 1）確定研究的物系，如圖示；（ 2）確定進(jìn) ，出系統(tǒng)或過程的各物流，能流的工藝狀態(tài)及熱力學(xué)函數(shù) ，列表表示；（ 3） A方案計(jì)算： ∴ G=HHHH 6451 ???kgKJHHHH / 4 66514 ????HGHGH 324 )3 5 0 0(3 5 0 0 ???① 取預(yù)熱器為體系，作能量衡算，確定中壓過冷水的熱力學(xué)函數(shù)。 ∴ 由 H4查表得： t4=℃ 。 ② 取閃蒸器為體系，作能量衡算，求低壓蒸汽量 G. 92 ③ 有效能衡算，計(jì)算有效能損失 D ?? ?? ?? BBDBBBBB 51/5/1 3 5 0 03 5 0 0 ????? ?BBBBBBB 632/6/3/2 3 5 0 0) 5 0 0( ???????? ?)(3500)()(3500 652331 BBBBBBD ??????∴ =kgKJSSTHHSTHBB oo /1 4 7 )()( 313131 ??????????kgKJSSTHHBB o /4 4 2 5 0)()( 232323 ???????kgKJSSTHHBB o /7 9 0 )()( 656565 ???????)7 9 0 (3 5 0 0)4 4 2 ( 4 2 5 0 0 ????????D A∵ ∴ 93 ① 取閃蒸器為體系 ,作能量衡算 ,計(jì)算低壓蒸汽量 Gkg/h hkgGHHGH/4 4 0)3 5 0 0(3 5 0 0 321????(4)B方案計(jì)算 : ② 有效能衡算 ,計(jì)算 D. BBBBBBBBBBD32/3/21/1)4403500(4403500?????????????????)(440)(3500 2331 BBBBD ????∴ kgKJkgKJBBBBBB//23323113?????????kgKJhKJDDBB//)(???????相當(dāng)于∵ ∴ 94 對于有效能損失 kgkJkgkJ DD BA /3 7 7 ???STD to ??(5) 比較方案 : 由于說明方案 B的能量利用比方案 A好。

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