工程热力学课件第5章火用分析基础.ppt

单击此处编辑母版标题样式,第五章,分析基础,5.1,热一律：,揭示能量转换中的,数量,守恒关系,热二律：,各种能量不但有“,量,”的差别，还有“,质,”的差别.,T,1,T,2,=300,K,E,Q,1,=1000 kJ,W,amx,=?,例如：,T,1,1500K、500K、300K，,W,max,=？,T,1,1500K：,W,max,800 kJ,T,1,500K：,W,max,400 kJ,T,1,300K：,W,max,0 kJ,W,max,=,c,Q,1,（1,T,2,/,T,1,）,Q,1,Q,1,“,量,”相同，,但“,质,”不同,各种能量的做功能力，不但与其数量多少有关，还与其质量高低有关如何度量能量的“,质,”呢？,引入：,“,火,用,”概念,任何形式的能量,E,都由,火,用,和,火,无,两部分组成：,E,E,x,A,n,说明：,(1),A,n,0：,E,可全部转化为有用功，如机械能、电能、风力、水力,(2),E,x,0：,E,不能转化为有用功，如环境介质中的热能,(3),A,n,和,E,x,都0：,E,可部分转化为有用功，如热能、化学能、核能,(4),不同形态的能量或物质，处于不同状态时，,A,n,和,E,x,比例不同,(5),引入,火,用,参数的意义：,为评价能量的,“,量,”,和,“,质,”,提供了一个统一尺度；,形成了热系统,火,用平衡分析法,，比,能量平衡法,更科学、更合理,火,用,（Exergy，有效能、可用能）：在给定的环境条件下，能量中可转化为有用功的最高份额。

符号；,E,x,火,无,（Anergy，无效能、不可用能）：在给定的环境条件下，能量中不可能转化为有用功的那部分符号；,A,n,Zoran rant:Exergos,5.2,火,用 值的计算,5.2.2,热量,火,用,和冷量,火,用,1、热量,火,用,系统从高温热源T定温吸热,Q，,其,火,用,=？,=卡诺循环所做的功,T,S,A,nQ,E,xQ,T,Q,T,0,若系统温度,T,变化，取微元循环微元卡诺循环,积分：,Q,的,火,无,值：,说明：,（1）热量,火,用,取决于：,Q,、T、T,0,（2）热量,火,用,为过程量,（3）热量,火,无,除与环境温度有关外，还与,S,有关4）热量,火,用,的正、负号与,Q,相同：吸热，系统获得了,火,用,E,x,d,S,E,xQ,T,S,T,0,S,A,nQ,Q,例1 热量,火,用,值计算,空气冷却器将200的空气定压冷却到40，问：每kg空气放出的热量最多能做多少功？（环境温度为25,空气Cp=1.004kJ/kg K为定值，）,解,分析：热源温度变化,负号：放出热量该热量最多能做37 kJ/kg 的功,q有用的部分只占23%,5.2.4 物质或物流,火,用,1、闭口系工质物理,火,用（内能,火,用）,T,S,T,0,p,p,0,p,A,O,B,S,S,0,T,工质,（,p,，,T,）环境（,p,0,，,T,0,）。

可逆过程做功最大，构造：,（1）定S 膨胀（A B）,（,p,，,T,）（,p,，,T,0,）（,p,0,，,T,0,）,做功,W,1,定S膨胀,定,T,膨胀,做功,W,2,0,（2）定T膨胀（B O）,W是最大功吗？,NO!,原因：,系统从状态A O，体积,V,V,0,，在,p,0,下排挤环境做功:,p,0,(,V,-,V,0,)，无法利用，需扣除：,E,x,比内能,火,用：,注,：,（1）,e,x,为状态参数,（2）由状态1状态2，最大有用功为:,例2 内能,火,用,计算,空气由,状态1,(1 MPa,50),状态2,(0.5 MPa,40),求,w,max,=？(,环境:0.1MPa,25,空气C,v,=0.716 kJ/kg K),解,由,pv,=,RT,求出：,v,0,、,v,1,、,v,2,状态1 的内能,火,用,e,x1,：,同理，求出状态2的内能,火,用,：,e,x2,w,max,=,e,x1,e,x2,=114.5 kJ/kg,2、开口系工质物理,火,用（焓,火,用）,稳流开口系工质焓,火,用：,工质从进口,（,p,，,T,）出口（,p,0,，,T,0,）,所做的最大,技术功,。

p,，,T,）,（,p,，,T,0,）（,p,0,，,T,0,）,做功,W,t,1,定S膨胀,定,T,膨胀,做功,W,t,2,是最大技术 功吗？,Yes!,推导过程与内能类似，不同的是：用公式,Q,=,H,+,W,t,工质由状态1,状态2能做的最大技术功：,5.3,火,用,损失,5.3.1 温差传热引起的,火,用 损失,假想热源,R,Q,2,W,T,0,T,A,Q,工质温度,Q,T,B,T,0,假想热源,Q,0,1、若无温差,2、有温差：可逆热机工作于T,B,与T,0,之间：,火,用 损失：,而熵产为：,同理：,5.3.2 摩擦引起的,火,用 损失,1-2-3-4-1：可逆循环,p,S,T,0,Q,T,1,2,3,4,7,6,5,3,若膨胀过程2-3不可逆：2-3,，则,Q,相同但循环1-2-3,-4-1,向低温热源多放热，即：少做功：,W,l,=,Q,不可逆循环熵产：,火,用 损失：,综上，总,火,用 损失：,E,l,5.3.3 能级、能量贬值原理,1、能级（）,定义：,机械能、电能：=1,热能：,环境热能：,2、能量贬值原理,孤立系：,能量贬,值原理：,Gouy-Stodla公式,在不可逆过程中，能量的数量虽然不变，但,火,用,值减少，即能量的“质量”降低。

称为“能量贬值”,孤立系统中进行热力过程，,火,用,只会减小不会增大，极限情况下（可逆）,火,用,保持不变5.3,火,用效率,1、定义：,2、与热效率的关系：,热力循环：,热效率：,热量,火,用,：,作 业,P131：,思考题,15,P131：,习题：,1、2,习题3：,P39 第11,题,求同时存在温差和摩擦情况下的：,（1）各温度下热量的,火,用,值；,（2）各不可逆过程的熵产和,火,用损失；,（3）总熵产和总,火,用损失。