1、化工节能原理与技术北京化工大学北京化工大学 2012 . 2（春季学期）（春季学期）第第 1 1 章章 总总 论论第第 1 1 章章 总总 论论第第 1 1 章章 总总 论论第第 1 1 章章 总总 论论第第 1 1 章章 总总 论论第第 1 1 章章 总总 论论CH2COOR1CHCOOR2CH2COOR3+CH3OHR1COOCH3R2COOCH3R3COOCH3+CH2OHCHOHCH2OH化学法：液碱催化酯交换，反应速度慢，工艺流程复杂，不 是绿色加工工艺生物法：采用生物酶作催化剂，距离大规模工业化较远高温高压（超临界反应）法：用超临界萃取（或液固萃取）后的液体原料；反应速度快，无催化
2、剂；绿色加工工艺第第 1 1 章章 总总 论论产物分相酯相甘油相蒸短链醇蒸短链醇真空蒸馏甘油真空蒸馏水洗干燥生物柴油醇水稀溶液醇水稀溶液无共沸物（甲醇/水）普通蒸馏无水甲醇共沸物（乙醇/水、叔丁醇/水）特殊蒸馏无水乙醇（叔丁醇）关键技术后处理分离过程的分子热力学基础，用于建立过程数学模型特殊蒸馏分离醇水稀溶液（分离剂的筛选）第第 1 1 章章 总总 论论第第 1 1 章章 总总 论论第第 1 1 章章 总总 论论第第 1 1 章章 总总 论论第第 1 1 章章 总总 论论第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学0K时纯物质完美晶体的熵等于零节能的实质：防止和减少能量贬值现象的发生第第 2
3、2 章章 节能的热力学节能的热力学系统的边界：系统与外界的分界面固定的、移动的、真实的、假想的能量交换：热和功物质交换：物质的流进和流出，伴随着能量的交换开口系统（流动系统）：有物质交换和能量交换闭口系统：无物质交换孤立系统：无物质交换和能量交换绝热系统：无热量交换第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学平衡状态：在不受外界影响的条件下，系统如温度、压力、组成等满足力平衡、热平衡和化学平衡的状态（不存在不平衡势）第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学开尔文温度，或称绝对温度）第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学mVv vVm1第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学ghP
4、第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学m1m2QWm (u+ pv + c2/2 + gz) = m (h + c2/2 + gz) 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学m1m2QW(h1 + c12/2 + gz1) m2 (h2 + c22/2 + gz2) m2 (h2 + c22/2 + gz2) (h1 + c12/2 + gz1) + 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学(h1 + c1
5、2/2 + gz1) m2 (h2 + c22/2 + gz2) (h + c2/2 + gz)i (h + c2/2 + gz)i + W第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学变换气半水煤气水蒸气100 kmoln kmol (nH2O : nCO =6)T=380 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学653.15 K298.15 K298.15 KT K第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学TS1
6、2第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学TQdSreTQSSre12第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学孤立STEL0第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学产STQSSH12产STQSSH12第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学CVioutiinHdSmsdSmsTQ)()(/产ioutiinHmsdSmsTQ)()(/产0CVdS产STQSSH12inoutmsSmsS12,第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学21TdsqreTS12第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能
7、的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学V1V2T0 , 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学可逆热机T T0第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学产STTQTQWA00/QTTTQTQWEAQ/1/00max,TQTEQAQQ/0第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学QTTTQTQWEAQ/1/00max,TQTEQAQQ/0)120SSTQEQ（)(120SSTAQ1243TT0第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学QTTQTTEQ)/1 (/100TQTTQTAQ/00dTmcQp)1 (/100mpQTT
8、QTTTmcE)/ln(/ )(1212TTTTTm第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学火用 的方向相反。说明：系统得到热量时，系统的 火用火用火用 SS1S2TT04312第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学火用 火用QTTTQTQWEAQ/1/00max,T /K300T00第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学火用火用火无 。空气的平均定压比热容为 1.0 kJ /(kg K)。设环境大气的温度为 27 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学P, T, u, SP0, T0, u0, S0第第 2 2 章章 节能的热
9、力学节能的热力学max,0Awdvpduq0/TqdsdsTdvpduwdeA00max,)()(000001max,ssTvvpuuweA)()(00000ssTvvpueua第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学dsTdvpduwdeA00max,)()(000001max,ssTvvpuuweA)()(2102102121max,ssTvvpuueewA第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学Awgdzdcdhq2/20dsdsTq产00/CVioutiinHdSmsdSmsTQ)()(/产0CVdSioutiinHmsdSmsTQ)()(/产第第 2 2 章章 节能的热力学节
10、能的热力学Awgdzdcdhq2/20dsdsTq产00/0产dsgdzdcdsTdhwdeA2/20max,gzcssThhweA2/)()(2000max,第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学gzcssThhweA2/)()(2000max,)(000ssTha)()(000max,ssThhweA)(2/ )()(2122212102121max,zzgccssThheewA第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学)(000ssTha)()(000max,ssThhweA)(2/ )()(2122212102121max,zzgccssThheewA第第 2 2 章章 节能的
11、热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学AWHQCVioutiinHdSmsdSmsTQ)()(/产产STQS/0产ds第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学产STSTHWA)()(maxSTHWA，GGGTSHTSHWA)()()(121122max，第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学653.15 K298.15 K298.15 KT KT1 , P1T2 , P2298.15 K, 1 atm298.15 K, 1 atm第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学)(00maxSTHWA，ifRijfpjHnHnH)()(000000iRijpjSn
12、SnSjfPjifRiAGnGnGW)()(000max,第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 STSTHGWEAD00max)(，气体的扩散 火用 )/ln(00ppmRSi00000ln)/ln(iiDRTppRTe单位质量气体的扩散 火用 对真实溶液 ？ 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 火用 ：用环境模型计算的物质化学 火用第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 火用 ：用环境模型计算的物质化学 火用火用 为零火用火用火用： 扩散 火用 纯态化合物的标准摩尔火用：000fj
13、jchGEnE第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 火用 例 2-8 火用 附录1 和 附录 2 （无机与有机化合物的标准摩尔化学 火用）)15.298(00TEEchch第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 火用 （火用）：P0 、T0 下的燃料与氧气一起稳定流经化学 反应系统时，以可逆方式转变到完全平衡的环境状态所能作出的最大有用功。EFEO2pjjEnmax,AW2222max,)(OOjpjOOjpjAFEnEnSTHEnEnWE第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 火用 （火用）（简化的近似计算公式。）hFQE950. 0hFQE975. 0rQElFhFQE
14、 气体燃料 液体燃料 固体燃料 一般液体燃料和固体燃料 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 火用 （火用） 作业：用反应过程焓变计算火用 。第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 火用 损失：不可逆过程中 火用 的减少量 火用 衡算方程： 输入系统的 火用 = 输出系统的 火用 + 火用 损失 + 系统 火用 的变化 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 LUUWQEEEEE12第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 LUUWQEEEEE12QTTEHQ)/1 (0)()(1201201212SSTVVpUUEEUULHAESSTVVpUUQTTW)()()()/
15、1 (120120120第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 LHAESSTVVpUUQTTW)()()()/1 (120120120)()()()/1 (120120120max,SSTVVpUUQTTWHALAAEWWmax,产STEL0环境、热源和系统的熵增量之和 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 LUUWQEEEEE12第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 LUUWQEEEEE12LAHEWCCmSSTHHQTT2/ )()()/1 (2122120120LAoutiniiHEWEEQTT)/1 (0（对多股稳定物流、多个热源） 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 产绝热STSTEL00第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 21hh 21TT 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学第第 2 2 章章 节能的热力学节能的热力学 耗费收益EEe/收益耗费EEEL
