1、2022-11-28第7章_热力学第二定律及其工程应用第第7章章_热力学第二定律热力学第二定律及其工程应用及其工程应用第7章_热力学第二定律及其工程应用能量相互转换的热能量相互转换的热点：点：能量相互转换过程中数量上守恒能量相互转换过程中数量上守恒热力学第一定律热力学第一定律能量转换有一定的条件和方能量转换有一定的条件和方向向不同的能量质量不不同的能量质量不同同功全部转换成热，热量只能部分转变为功功全部转换成热，热量只能部分转变为功热量不能自动从低温物体传向高温物体热量不能自动从低温物体传向高温物体研究能量转化过程中能量质量的变化特点研究能量转化过程中能量质量的变化特点热力学第二定律热力学第二
2、定律第7章_热力学第二定律及其工程应用7.1 热力学第二定律的表述方法热力学第二定律的表述方法热力学第二定律：不可能把热从低温物体传至高温物体而不发生不可能把热从低温物体传至高温物体而不发生其它变化其它变化Clausius说法说法 不可能从单一热源吸取热量使之完全变为有用不可能从单一热源吸取热量使之完全变为有用功而不产生其它影响功而不产生其它影响Kelvin说法说法 不可能制造一个机器，使之在循环动作中把一不可能制造一个机器，使之在循环动作中把一重物体升高，而同时使一热源冷却重物体升高，而同时使一热源冷却Planck说法说法 第二类永动机是不可能制造成功的第二类永动机是不可能制造成功的Kelv
3、in-Planck 的说法的说法 孤立或绝热系统的熵只可能增加，或保持不变，但孤立或绝热系统的熵只可能增加，或保持不变，但不可能减少不可能减少在两个不同温度间工作的所有热机，不可能有任在两个不同温度间工作的所有热机，不可能有任何热机的效率比可逆热机的效率更高何热机的效率比可逆热机的效率更高第7章_热力学第二定律及其工程应用7.1.1 过程的不可逆性过程的不可逆性可逆可逆过程：过程：系统经历某一过程后，如果在外界不发系统经历某一过程后，如果在外界不发生任何变化的情况下能够回复到初态的过生任何变化的情况下能够回复到初态的过程程 不可逆不可逆过程：过程：状态恢复到初始时外界必然发生变化。状态恢复到初
4、始时外界必然发生变化。实际发生的一切过程都是实际发生的一切过程都是不可逆不可逆过过程程两者关系两者关系可逆过程是实际一切不可逆过程的一种极限情况，可逆过程是实际一切不可逆过程的一种极限情况，实际应用中作为评价不可逆过程中技术设备、实际应用中作为评价不可逆过程中技术设备、装置效率的标准。装置效率的标准。第7章_热力学第二定律及其工程应用7.1.2 熵熵熵熵(entropy)描述系统内分子无序热运动的状态函描述系统内分子无序热运动的状态函数数封闭系统封闭系统的熵变的熵变热源或系统的温度热源或系统的温度系统与外界的热量交换会引起系统熵的变系统与外界的热量交换会引起系统熵的变化化热力系统与外界环境所构
5、成的孤立系统，熵变热力系统与外界环境所构成的孤立系统，熵变为：为：表示总量表示总量表示系统表示系统表示环境表示环境第7章_热力学第二定律及其工程应用7.1.3 热源熵变和功源熵变热源熵变和功源熵变热源与外界只有热量交换而无功和质量交换的系统封闭系统热热源源高温热源高温热源T T1 1低温热源低温热源T T2 2高温与低温热源熵变之和：高温与低温热源熵变之和：0T2与与T1相差越大，过程不可逆性越大，总熵变越大！相差越大，过程不可逆性越大，总熵变越大！功功源源功源永远不可能有熵变功源永远不可能有熵变第7章_热力学第二定律及其工程应用7.2 熵平衡方程熵平衡方程7.2.1 封闭系统的熵平衡方程式封
6、闭系统的熵平衡方程式封闭系统和热源的熵增量之和等于过程内外不可逆性引封闭系统和热源的熵增量之和等于过程内外不可逆性引起的熵产量起的熵产量 熵产，仅与过程是否可逆有关熵产，仅与过程是否可逆有关可逆过程：可逆过程：不可逆过程：不可逆过程：第7章_热力学第二定律及其工程应用7.2.2敞开系统熵平衡方程式敞开系统熵平衡方程式敞开系统敞开系统图图7-1 敞开系统的熵衡算示意敞开系统的熵衡算示意图图熵熵流流dt 时间内的熵平衡关系第7章_热力学第二定律及其工程应用将不可逆因素引起的熵产代入，可使不等式转变为等式将不可逆因素引起的熵产代入，可使不等式转变为等式或：可逆过程，该项等于零可逆过程，该项等于零系统
7、总熵系统总熵变变对稳定流动敞开系对稳定流动敞开系统统第7章_热力学第二定律及其工程应用7.3 热机效率热机效率热热机机将热源提供的热转换成所需要的功循环操作装置。热机效热机效率率热机产生的净功与向其提供的热量之比。热机产生的净轴功热机产生的净轴功向热机提供的热量向热机提供的热量热机排出的热量热机排出的热量可逆热机效率：可逆热机效率：第7章_热力学第二定律及其工程应用7.4 理想功、损耗功与热力学效率理想功、损耗功与热力学效率7.4.1 理想功理想功对确定的产功或耗功过程，最大的功的代数值为该过程对确定的产功或耗功过程，最大的功的代数值为该过程的理想功的理想功获得理想获得理想功的条件：功的条件：
8、系统的一切变化都在完全可逆的条件下进系统的一切变化都在完全可逆的条件下进行行系统内部的系统内部的 系统与环境之间系统与环境之间的的系统内部所有变化是可逆的系统内部所有变化是可逆的系统与温度为系统与温度为 的外界环境之间换热也必须是可逆的的外界环境之间换热也必须是可逆的第7章_热力学第二定律及其工程应用7.4.2 稳定流动过程的理想功稳定流动过程的理想功或或非流动过程呢？非流动过程呢？第7章_热力学第二定律及其工程应用例7.2 试计算在流动过程中从1kmol氮气从温度为800K，压力为4.0MPa到环境温度为298.15K时所能给出的理想功，假设氮气为理想气体。解：初态(800K,4.0MPa)
9、终态(298.15K,0.1013MPa)1kmol N2对理想气体可得：第7章_热力学第二定律及其工程应用7.4.3 损耗功损耗功系统在给定状态变化过程中所提供的理想功与所作出的实际功差值 定义对稳定流动体系或：第7章_热力学第二定律及其工程应用例7.4 某厂有一输送92热水的管道，由于保温不良，至使用时水温降至67。计算每吨热水输送中由于散热而引起的损失功。取环境温度为25。已知水的比恒压热容为 。解：解：以以1kg1kg水为计算基水为计算基准准9267此热量引起的环境熵变为此热量引起的环境熵变为水在等压下冷却的熵变为水在等压下冷却的熵变为第7章_热力学第二定律及其工程应用7.4.4 热力
10、学效率热力学效率理想功理想功实际功实际功损耗损耗功功热力学效热力学效率率产功过产功过程程耗功过程耗功过程可逆过可逆过程程不可逆过不可逆过程程意义：意义：是过程热力学完善性的量度。它反映了过程是过程热力学完善性的量度。它反映了过程的可逆程度，是代表热力学第二定律的效率。的可逆程度，是代表热力学第二定律的效率。第7章_热力学第二定律及其工程应用7.5 熵分析法在化工单元过程中的应用熵分析法在化工单元过程中的应用熵分析法的作用熵分析法的作用分析各种不可逆因素引起的功损耗的原因和大小分析各种不可逆因素引起的功损耗的原因和大小 提高过程热力学完善性的程度提高过程热力学完善性的程度 提高能量利用效率提高能
11、量利用效率 熵分析法的步骤熵分析法的步骤确定出入系统各种物流量和热流量、功流量以及各种确定出入系统各种物流量和热流量、功流量以及各种物流的状态参数物流的状态参数 确定物流的焓变和熵变确定物流的焓变和熵变 对系统能量衡算，并计算系统变化过程的理想功对系统能量衡算，并计算系统变化过程的理想功 计算系统的熵产生量，计算系统的损耗功；计算过计算系统的熵产生量，计算系统的损耗功；计算过程的热力学效率程的热力学效率 第7章_热力学第二定律及其工程应用7.5.1 传热过程传热过程TA1，mA，pA1TA2，mA，pA2TB2，mB，pB2TB1，mB，pB1图图7-4 逆流换热器中的传热过逆流换热器中的传热
12、过程程(1)热流体热流体A对冷流体所作的理想功对冷流体所作的理想功 流体无相变，忽略换热过程压降，其熵变和焓变分别为：流体无相变，忽略换热过程压降，其熵变和焓变分别为：理想功：理想功：这也是高温流体从这也是高温流体从TA1 到到TA2 变化过程所作的理想功。变化过程所作的理想功。第7章_热力学第二定律及其工程应用(2)冷流体冷流体B所得的理想所得的理想功功冷流体吸收了高温流体所放出的热量，焓变、熵变和冷流体吸收了高温流体所放出的热量，焓变、熵变和理想功为理想功为(3)换热过程的损失换热过程的损失功功等于高温流体给出的理想功和低温流体得到的理想功差等于高温流体给出的理想功和低温流体得到的理想功差
13、值值 等于换热过程的熵产量与环境温度的乘等于换热过程的熵产量与环境温度的乘积积 第7章_热力学第二定律及其工程应用为计算方便，引入冷热流体间的换热总量为计算方便，引入冷热流体间的换热总量 Qt对换热过程对换热过程由以上两由以上两式：式：设：设：热、冷流体对数平均温度热、冷流体对数平均温度第7章_热力学第二定律及其工程应用7.5.2 混合与分离过程混合与分离过程混合过程混合过程TA，pA，nATB，pB，nBTm，pm，nm混合器图图7-5混合过混合过程程理想功计算理想功计算对绝热混合器对绝热混合器假定混合后为理想溶液，若混合前后温度、压力不同，假定混合后为理想溶液，若混合前后温度、压力不同，为
14、计算方便，将混合过程分为二步进行为计算方便，将混合过程分为二步进行 第第步将系统温度、压力变化到混合器出口的温度与压步将系统温度、压力变化到混合器出口的温度与压力力 第7章_热力学第二定律及其工程应用第第步同温同压下不同组分进行混合，即为理想溶液混步同温同压下不同组分进行混合，即为理想溶液混合熵变合熵变 则混合过程总熵变为以上二步熵变之和则混合过程总熵变为以上二步熵变之和混合过程的理想功为混合过程的理想功为多组分混合过程，其理想功可写为多组分混合过程，其理想功可写为 第7章_热力学第二定律及其工程应用损耗功损耗功根据熵衡算方根据熵衡算方程程对于等温等压的混合过程，其理想功可简化为对于等温等压的
15、混合过程，其理想功可简化为 说明混合过程的损失功在数量上等于理想功，不能得说明混合过程的损失功在数量上等于理想功，不能得到有效地利用。到有效地利用。第7章_热力学第二定律及其工程应用分离过程分离过程分离过程能耗是大型化工、石化企业中所占能耗比例最分离过程能耗是大型化工、石化企业中所占能耗比例最高。高。(1)(1)等温等压下混合物分离为纯度等温等压下混合物分离为纯度100100%产品的过程产品的过程该条件下的分离过程为混合过程的逆过程。对理想气该条件下的分离过程为混合过程的逆过程。对理想气体体 (2)(2)等温等压下混合物分离为纯度非等温等压下混合物分离为纯度非100100%产品过程产品过程 分
16、离A+BnA，nBWid1100A100BnA1AnA2AnB1BnB2BWid2Wid3(nA1+nB1)A(B)(nB2+nA2)B(A)Wid4Wid5图图7-6纯度低于纯度低于100%含量产品分离理想功计算示意图含量产品分离理想功计算示意图第7章_热力学第二定律及其工程应用7.6 有效能及其计算方有效能及其计算方法法7.6.1 有效能的概念有效能的概念有效能：有效能：物系处于某状态时所具有的最大作功能力物系处于某状态时所具有的最大作功能力有效有效能能理想理想功功基准态：基准态：与周围环境成平衡的状态与周围环境成平衡的状态热平衡、力平衡、化学平热平衡、力平衡、化学平衡衡物系由所处的状态到
17、达基准态时所提供的理想功为物系由所处的状态到达基准态时所提供的理想功为该状态的有效能该状态的有效能约束性平衡约束性平衡非约束性平衡非约束性平衡能级能级单位能量所含有的有效能单位能量所含有的有效能第7章_热力学第二定律及其工程应用7.6.2 有效能组成有效能组成机械能有效能热量有效能物理有效能物理有效能化学有效能化学有效能物系仅因温度和压力与环境的温度和压力不同所具物系仅因温度和压力与环境的温度和压力不同所具有的有效能有的有效能 物系由于组成与环境组成不同所具有的有效能称为物系由于组成与环境组成不同所具有的有效能称为化学有效能化学有效能 稳定流动的流体有效能组成为：稳定流动的流体有效能组成为：第
18、7章_热力学第二定律及其工程应用7.6.3 有效能的计算有效能的计算物理有效物理有效能能某状态某状态(T T、p p)的摩尔焓与摩尔熵的摩尔焓与摩尔熵 基准态时的摩尔焓与摩尔基准态时的摩尔焓与摩尔熵熵 基准态和基准态和参考态参考态的差异？的差异？从热力学函数看，式从热力学函数看，式(7-55)(7-55)可表达为可表达为Gibbs函数的变化量函数的变化量 (7-55)物理有效能的计算也可通过查阅有关效力学图表，如物理有效能的计算也可通过查阅有关效力学图表，如T-S图、图、lnp-H图，或温度图，或温度-有效能图、压力有效能图、压力-有效能图有效能图等进行计算。等进行计算。第7章_热力学第二定律
19、及其工程应用例7.6 某工厂有两种余热可以利用，一种是高温烟道气，主要成分是 、和 汽，流量为500 ，温度为800，其平均比等压热容为 ；另一种是低温排水，流量是1348 ，温度为80，水的平均比等压热容为 ，假设环境温度为298K。问两种余热中的有效能各为多少?解：解：将高温烟道气视为理想气体将高温烟道气视为理想气体高温烟道气从高温烟道气从800降低到环境温度降低到环境温度25放出的热放出的热量量 第7章_热力学第二定律及其工程应用低温排水的有效能低温排水的有效能低温排水从低温排水从8080降低到环境温度放出的热量降低到环境温度放出的热量 两者余热大小相等两者余热大小相等高温烟道气有效能明
20、显大于低温排水有效能高温烟道气有效能明显大于低温排水有效能第7章_热力学第二定律及其工程应用环境模型环境模型：确定环境中基准物质浓度与所处的热：确定环境中基准物质浓度与所处的热力学状态。力学状态。龟山龟山-吉田模型吉田模型 1、环境温度：、环境温度：2、大气中，气态基准物浓度、元素的基准物、大气中，气态基准物浓度、元素的基准物如表如表7.1和表和表7.2所示。所示。化学有效能化学有效能按化学反应和计量比计算化学有效能，类同于按化学反应和计量比计算化学有效能，类同于物理化学中物理化学中 的计算过程，分的计算过程，分单质元素单质元素化学有效能、纯态化合物化学有效能、及混合物化学有效能、纯态化合物化
21、学有效能、及混合物的化学有效能计算的化学有效能计算、第7章_热力学第二定律及其工程应用表表7.1 龟山龟山-吉田提出的大气环境模型吉田提出的大气环境模型成成 分分摩尔摩尔分数分数0.75600.20340.0312 0.0000180.00000520.00030.0091表表7.2 某些元素的基准物、基准反应与基准物浓度某些元素的基准物、基准反应与基准物浓度元元 素素基准反应基准反应基准物基准物基准物浓度基准物浓度(摩摩尔分数尔分数)C0.0003H1Fe1Si1Ti1Al1第7章_热力学第二定律及其工程应用1)元素标准化学有效能的计算元素标准化学有效能的计算用环境模型计算的物质化学有效能称
22、为标准化学有效能用环境模型计算的物质化学有效能称为标准化学有效能 由于环境模型中的基准物化学有效能为零，因此元由于环境模型中的基准物化学有效能为零，因此元素与环境物质进行化学反应变成基准物所提供的理想功素与环境物质进行化学反应变成基准物所提供的理想功即为元素的化学有效能。若化学反应在规定的环境模型即为元素的化学有效能。若化学反应在规定的环境模型中进行，则提供的理想功即为元索的标准化学有效能。中进行，则提供的理想功即为元索的标准化学有效能。空气中所包含的气体组分在空气中所包含的气体组分在298.15K下达到饱和湿下达到饱和湿空气中相应的分压空气中相应的分压 时的化学有效能为零。因此这些时的化学有
23、效能为零。因此这些气体组分的标准化学有效能就等于由气体组分的标准化学有效能就等于由0.101325MPa于于298.15K下等温膨胀到时的理想功，即：下等温膨胀到时的理想功，即：2)化合物的标准化学有效能计化合物的标准化学有效能计算算第7章_热力学第二定律及其工程应用对于化学反应式对于化学反应式为化学反应的计量系数。为化学反应的计量系数。在在298.15K、0.101325MPa下，单质生成化合物时所下，单质生成化合物时所提供的理想功即为该物系标准生成自由焓的变化的负值，提供的理想功即为该物系标准生成自由焓的变化的负值，即：即：化合物的标准摩尔化学有效能应等于组成化合物化合物的标准摩尔化学有效
24、能应等于组成化合物的单质标准摩尔化学有效能之和减去生成反应过程的的单质标准摩尔化学有效能之和减去生成反应过程的理想功，即理想功，即 单质单质j的标准摩尔化学有效能的标准摩尔化学有效能 化合物化合物i的标准摩尔化学有效能的标准摩尔化学有效能 化合物化合物i的标准生成自由焓的标准生成自由焓 第7章_热力学第二定律及其工程应用3)混合物的标准化学有效能的计算混合物的标准化学有效能的计算 理想气体混合物的标准摩尔化学有效能可用各纯理想气体混合物的标准摩尔化学有效能可用各纯组分的标推摩尔化学有效能及混合物的组成来计算，组分的标推摩尔化学有效能及混合物的组成来计算，即：即：纯组分纯组分i的标准摩尔化学有效
25、能的标准摩尔化学有效能 混合物的标准摩尔化学有效能混合物的标准摩尔化学有效能 对于液体混合物，假定其为理想溶液，则上式仍然适对于液体混合物，假定其为理想溶液，则上式仍然适用。若为非理想溶液，则其标准摩尔化学有效能为：用。若为非理想溶液，则其标准摩尔化学有效能为：第7章_热力学第二定律及其工程应用7.6.4 无效能无效能（Anery）概念：概念：给定环境下能量中不能转变为有用功的部给定环境下能量中不能转变为有用功的部分分对恒温热量对恒温热量Q无效能部无效能部分分 环境温度下环境温度下某状态焓某状态焓H，可以根据稳定流动过程的物系有效能计，可以根据稳定流动过程的物系有效能计算式求取算式求取 无效能
26、部无效能部分分 系统总能量等于有效能加无效能系统总能量等于有效能加无效能节能的正确意义在于节约有效能节能的正确意义在于节约有效能第7章_热力学第二定律及其工程应用7.7 有效能平衡方程与有效能损有效能平衡方程与有效能损失失7.7.1有效能平衡方程有效能平衡方程第7章_热力学第二定律及其工程应用对于稳定流动可逆过程，对于稳定流动可逆过程，有效能是守恒的，有效能是守恒的 对于稳定流动不可逆过对于稳定流动不可逆过程程 系统有效能减少无效能增加系统有效能减少无效能增加 定义有效能效率定义有效能效率 理想功理想功有效有效能能第7章_热力学第二定律及其工程应用7.7.2 有效能损有效能损失失有效能为非守恒
27、量，系统有效能损失包含两部有效能为非守恒量，系统有效能损失包含两部分分内部损失：即由系统内部各种不可逆因素造成的有效内部损失：即由系统内部各种不可逆因素造成的有效能损失能损失 外部损失：即通过各种途径散失和排放到环境介质中外部损失：即通过各种途径散失和排放到环境介质中去的有效能损失。去的有效能损失。有效能损失不等于能量损失有效能损失不等于能量损失能量是守恒的，通常能量损失仅指过程中某一系统的有能量是守恒的，通常能量损失仅指过程中某一系统的有效能和无效能总量损失效能和无效能总量损失注意注意：实际工作经常将能量概念和有效能概念等同实际工作经常将能量概念和有效能概念等同叙述，要区别对待。叙述，要区别
28、对待。第7章_热力学第二定律及其工程应用7.8 化工过程能量分析及合理用能化工过程能量分析及合理用能化工过程能量分析的任务化工过程能量分析的任务 确定过程中能量损失或有效能损失的大小、原因及其确定过程中能量损失或有效能损失的大小、原因及其分布分布 确定过程的效确定过程的效率率 化工过程能量分析方化工过程能量分析方法法能量平衡分析法能量平衡分析法熵平衡分析法熵平衡分析法有效能平衡分析法有效能平衡分析法层次要求越来越高层次要求越来越高第7章_热力学第二定律及其工程应用7.8.1 能量平衡分析法能量平衡分析法能量平衡能量平衡分析法分析法根据能量平衡方程确定过程的能量损根据能量平衡方程确定过程的能量损
29、失和能量的利用率失和能量的利用率 步骤步骤 确定出入系统的各种物流量和状态参数、热流量和确定出入系统的各种物流量和状态参数、热流量和功流量功流量 确定过程的能量损失和热力学第一定律效率确定过程的能量损失和热力学第一定律效率 确定循环过程的热力学效率确定循环过程的热力学效率 形式形式以进入系统的全部能量为基础的能量平衡以进入系统的全部能量为基础的能量平衡 以供给系统的能量为基础的能量平衡以供给系统的能量为基础的能量平衡 第7章_热力学第二定律及其工程应用(1)以进入系统全部能量为基础的能量平衡以进入系统全部能量为基础的能量平衡进入系统的能量：进入系统的能量：一次能源和二次能源的供给能一次能源和二
30、次能源的供给能原料等带入系统的输入能原料等带入系统的输入能 系统输出的能量：系统输出的能量：产品带出系统的输出能产品带出系统的输出能 离开系统的排出能离开系统的排出能 回收回收能能系统的能量平衡方程系统的能量平衡方程 第7章_热力学第二定律及其工程应用(2)以供始系统的能源能量为基础的能量平衡以供始系统的能源能量为基础的能量平衡 目的在于考察能源供给系统的能量利用情况目的在于考察能源供给系统的能量利用情况 第7章_热力学第二定律及其工程应用解：解：以每吨氨为计算基准，忽略装置的热损失和驱以每吨氨为计算基准，忽略装置的热损失和驱动水泵所需的轴功动水泵所需的轴功(即认为，即认为，)4.0MPa、温
31、度为、温度为703K的过热蒸汽。蒸汽通过透平作功，的过热蒸汽。蒸汽通过透平作功，离开透平的乏汽压力为离开透平的乏汽压力为，为为323K时进入废热锅炉。试用能量平衡法计算此余热利时进入废热锅炉。试用能量平衡法计算此余热利用装置的热效率用装置的热效率。已知转化气的平均恒压摩尔热容为。已知转化气的平均恒压摩尔热容为。例例7.7 设有合成氨厂二段炉出口高温转化气余热利用装置，设有合成氨厂二段炉出口高温转化气余热利用装置，如图如图7-9。转化气进入及离开废热锅炉的温度分别为。转化气进入及离开废热锅炉的温度分别为1273K和和653K，转化气流量为，转化气流量为5160 产生压力为产生压力为乏汽进入冷凝器
32、，用乏汽进入冷凝器，用303K的冷却水冷凝，冷凝水在温度的冷却水冷凝，冷凝水在温度，查水蒸气表可得各状态点参数值为查水蒸气表可得各状态点参数值为 第7章_热力学第二定律及其工程应用第7章_热力学第二定律及其工程应用表表7.4 各状态点水热力学性质表各状态点水热力学性质表H/S/状态点p/MPaT/K14.0323212.60.703524.07033284.66.872930.012332325577.969440.0123323212.60.703500.10133303125.70.4365第7章_热力学第二定律及其工程应用表表7.5 转化气余热回收能量平衡结果汇总表转化气余热回收能量平衡
33、结果汇总表输入输入输出输出%高温气余热高温气余热100作功作功23.7冷却水带走热冷却水带走热86.3合计合计100100第7章_热力学第二定律及其工程应用7.8.2 熵分析法，有效能分析熵分析法，有效能分析法法通过熵平衡方程，有效能平衡方程，确定过程的熵产，有效能损失和热力学第二效率，有效能效率步骤确定出入系统的各种物流量、热流量和功流量，各种物流的状态参数 通过熵平衡方程，计算过程的熵产确定热力学第二定律效率 由有效能平衡方程式，确定过程的有效能损失 确定过程有效能效率第7章_热力学第二定律及其工程应用例7.11 分别用熵分析法和有效能分析法确定例7.10中余热利用装置的热力学效率和有效能
34、效率 第7章_热力学第二定律及其工程应用表表7.6 7.6 转化气余热回收装置用能熵分析法汇总表转化气余热回收装置用能熵分析法汇总表 输入输出%理想功100输出功35.2损耗功41.964.616.024.76.910.7小计64.8100合计 100 100第7章_热力学第二定律及其工程应用表表7.7 7.7 各状态点有效能计算结果汇总表各状态点有效能计算结果汇总表状态状态点点状态状态p/MPaT/K1液态水液态水4.0323212.60.70356.0992过热蒸过热蒸气气4.07033284.66.872912093湿蒸气湿蒸气0.012332325577.9694148.84液态水液态
35、水0.0123323212.60.70356.0990基态水基态水0.10133303125.70.43650H/S/第7章_热力学第二定律及其工程应用表表7.8 7.8 转化气余热回收装置有效能平衡转化气余热回收装置有效能平衡表表输入有效能输出有效能%进口转化气100输出轴功27.4出口转化气21.9不可逆耗功32.712.55.5小计50.7合计100100第7章_热力学第二定律及其工程应用能量平衡分析表明输入系统的高温转化气余热，有能量平衡分析表明输入系统的高温转化气余热，有86.3被冷却水带走。所以，根据能量平衡分析，节能的重点被冷却水带走。所以，根据能量平衡分析，节能的重点在于降低这
36、部分排出损耗在于降低这部分排出损耗 熵分析法揭示能耗的主要原因是不可逆因素造成的有效熵分析法揭示能耗的主要原因是不可逆因素造成的有效能损失，节能的重点应在降低过程的不可逆损耗上。能损失，节能的重点应在降低过程的不可逆损耗上。有效能分析结果指出废热锅炉排出物流有效能分析结果指出废热锅炉排出物流(低温转化气低温转化气)所携所携带的有效能占输入有效能的带的有效能占输入有效能的21.9%，应注意回收利用。，应注意回收利用。有效能分析法与熵分析法得出的结果相同有效能分析法与熵分析法得出的结果相同 熵分析法只能依据于实际过程的初始和终了状态，求出熵分析法只能依据于实际过程的初始和终了状态，求出过程的不可逆损耗功，因此不能确定排出的物流有效能和过程的不可逆损耗功，因此不能确定排出的物流有效能和能流有效能的可用性，以及由此而造成的有效能损失。而能流有效能的可用性，以及由此而造成的有效能损失。而有效能分析法只需知道物流和能流所处的状态即可进行计有效能分析法只需知道物流和能流所处的状态即可进行计算，避免了熵分析法的这个缺陷算，避免了熵分析法的这个缺陷 2022-11-28第7章_热力学第二定律及其工程应用
