工程熱力學第五章

1、能量的品質、自發(fā)過程 卡諾循環(huán)和卡諾定理 狀態(tài)參數(shù)熵 孤立系熵增原理 第五章第五章 熱力學第二定律熱力學第二定律 5-4 熵和克勞修斯積分熵和克勞修斯積分 熱二律推論之一 卡諾定理給出熱機的最高理想 熱二律推論之二 克勞修斯不等式反映方向性 熱二律推論之三 熵反映方向性 1 2 2 1 11 r r T T Q Q 取微元卡諾循取微元卡諾循 環(huán)環(huán)a-a-b-f-g-ab-f-g-a 2 2 1 1 rr T Q T Q 0 2 2 1 1 rr T Q T Q 一、狀態(tài)參數(shù)熵的導出一、狀態(tài)參數(shù)熵的導出 任意可逆循環(huán) 1-A-2-B-1 將Q2改為代數(shù)值 將一般可逆循環(huán)分割為無窮多個微元卡諾循環(huán)

2、，將一般可逆循環(huán)分割為無窮多個微元卡諾循環(huán)， 對全部微元循環(huán)積分求和對全部微元循環(huán)積分求和 0 12 2 2 21 2 1 B r A r T Q T Q a T Q T Q B r rev A r rev 0 1221 0 T Q r rev 0 T Qrev或 Tr為熱源溫度 循環(huán)積分 該該積分稱為克勞修斯積分積分稱為克勞修斯積分 注意：過程可逆， 傳熱溫差為0，故熱源 溫度Tr=工質溫度T 由于2-B-1過程可逆 2112B r rev B r rev T Q T Q 代入公式(a): 2 1 2 1 2121 T Q T Q T Q T Q rev r rev B r rev A r

3、rev T Q T Q dS rev r rev 定義定義 熵熵 定義定義 比熵比熵 T q T q ds rev r rev 熱源溫度 =工質溫 度 熵是狀態(tài)參數(shù)熵是狀態(tài)參數(shù) 2 1 2 1 0 T Q dSS dS rev 從狀態(tài)1到狀態(tài)2,無論 沿哪條可逆路線, 積分都相等 2121B r rev A r rev T Q T Q r rev T Q p v 1 2 A B 熵變與路徑無關, 只與初終態(tài)有關 熵的物理意義熵的物理意義 0dS 0Q 0dS 0Q 0dS 可逆時 0Q 熵變表示熵變表示可逆可逆過程中熱交換的方向和大小過程中熱交換的方向和大小 二、熵變的計算方法二、熵變的計算方

4、法 理想氣體 T s 1 2 3 4 13 213123 1 Q SSS T 24 214124 2 Q SSS T 22 v 11 2222 ppv 1111 lnln lnlnlnln Tv scR Tv Tpvp cRcc Tpvp 熵變的計算方法熵變的計算方法 水和水蒸氣：查圖表 固體和液體： 通常 pv ccc 常數(shù) 例：水4.1868kJ/kg.Kc re QdUpdvdUcmdT 熵變與過程無關，假定可逆： re QcmdT dS TT 2 1 ln T Scm T 熵變的計算方法熵變的計算方法 熱源（蓄熱器）：與外界交換熱量，T幾乎不變 假想蓄熱器 R Q1 Q2 W T2 T

5、1 T1 1 1 Q S T 熱源的熵變 熵變的計算方法熵變的計算方法 功源（蓄功器）：與只外界交換功 0S 功源的熵變 理想彈簧 無耗散 三、克勞修斯積分不等式三、克勞修斯積分不等式循環(huán)循環(huán) 可逆與否的判據(jù)可逆與否的判據(jù) 任意不可逆循環(huán) 1-A-2-B-1 將循環(huán)中所有可逆循 環(huán)部分積分，有 0 T Q 循環(huán)其余部分為不可逆，循環(huán)其余部分為不可逆， 由卡諾定理，其熱效率由卡諾定理，其熱效率 小于微元卡諾循環(huán)小于微元卡諾循環(huán) 1 2 1 2 11 r r ct T T Q Q 將Q2改為代數(shù)值 1 2 1 2 r r T T Q Q 1 1 2 2 rr T Q T Q 0 2 2 1 1 r

6、r T Q T Q 注意：過程不可逆，工質與熱源存在傳熱溫差， 故Tr為熱源溫度，不是工質溫度T 對所有微元不可逆循環(huán)積分求和對所有微元不可逆循環(huán)積分求和 0 T Q r 對該不可逆循環(huán)對該不可逆循環(huán) 0 T Q r 克勞修斯積分例題克勞修斯積分例題 A 熱機是否能實現(xiàn)熱機是否能實現(xiàn) 1000 K 300 K A 2000 kJ 800 kJ 1200 kJ 可能 如果：W=1500 kJ 1500 kJ 不可能 2000800 1000300 0.667kJ/K0 Q T 500 kJ 2000500 1000300 0.333kJ/K0 Q T 不可逆不可逆 注意：克勞修斯積分適用于熱力循

7、環(huán)熱力循環(huán)，其熱 量的正和負是以循環(huán)工質循環(huán)工質為對象進行分析 克勞修斯積分說明克勞修斯積分說明 1000 K 300 K A 2000 kJ 800 kJ 1200 kJ 問題：熱機問題：熱機A能否作為制冷機能否作為制冷機 使用？使用？(則相對于工質來說，吸則相對于工質來說，吸 收了收了800kj能量，放出了能量，放出了2000kJ 能量。能量。 0/66. 0 300 800 1000 2000 2 2 1 1 KkJ T Q T Q T Q r 結論：熱機結論：熱機A不能作為制冷機使用。不能作為制冷機使用。 條件不變，不可逆循環(huán)無法反向進條件不變，不可逆循環(huán)無法反向進 行。要想反向進行，

8、需要輸入更大行。要想反向進行，需要輸入更大 的機械功。的機械功。 四、四、 不可逆過程的熵變不可逆過程的熵變 可逆過程1-B-2 不可逆過程1-A-2 循環(huán)1-A-2-B-1為不可 逆循環(huán)，其克勞修斯積 分 0 T Q r 0 1221 B r A r T Q T Q 1221B r A r T Q T Q 過程是否可逆的判據(jù)過程是否可逆的判據(jù) 對于可逆過程1-B-2 不可逆過程1-A-2 12 1221 SS T Q T Q B r B r 12 21 SS T Q A r 不可逆不可逆過程的熵變大于大于過程熱量與熱源溫度比 值的積分 S與傳熱量與傳熱量的關系的關系 = 可逆可逆 不可逆不可

9、逆 ：不可逆過程 定義 熵產(chǎn)熵產(chǎn)：純焠由不可逆不可逆因素引起 gf SSdS 結論：熵產(chǎn)是過程不可逆性大小的度量。 熵流熵流 熵產(chǎn)永遠大于0 fg SSS r T Q dS r f T Q S r g T Q dSS 熵流、熵產(chǎn)和熵變熵流、熵產(chǎn)和熵變 熵變熵變可正可負可為零，只取決于過程的初、終 態(tài) 0S 絕熱過程 0S 熵流和熵產(chǎn)與熵流和熵產(chǎn)與過程有關 f 0S 可逆絕熱過程 f 0S 任意過程 熵流熵流與系統(tǒng)和與系統(tǒng)和外界的熱傳遞外界的熱傳遞有關，吸熱為正放熱為負 熵產(chǎn)熵產(chǎn)與系統(tǒng)與系統(tǒng)是否可逆是否可逆有關，不可能為負 g 0S g 0S不可逆過程可逆過程 熵的問答題熵的問答題 任何過程，熵

10、只增不減 若從某一初態(tài)經(jīng)可逆與不可逆兩條路徑到 達同一終點，則不可逆途徑的S必大于可 逆過程的S 可逆循環(huán)S為零，不可逆循環(huán)S大于零 不可逆過程S永遠大于可逆過程S 不可逆絕熱過程的熵增不可逆絕熱過程的熵增 若工質從同一初態(tài)出發(fā)，一個可逆絕熱過程與 一個不可逆絕熱過程，能否達到相同終點？ fg sss 0s 可逆絕熱 不可逆絕熱0s S T p1 p2 1 2 2 理想氣體 T 2T2 v 2v2 水蒸氣的絕熱過程水蒸氣的絕熱過程 p1 2 p v p2不可逆過程： 汽輪機、水泵 1 2 可逆過程： s 1 2 1 2 q = 0t12 whhh 水蒸氣的絕熱過程水蒸氣的絕熱過程 汽輪機、水泵

11、 q = 0 t12 whh 2 1 2 T s 不可逆過程： 可逆過程： s t12 whh p1 p2 水蒸氣的絕熱過程水蒸氣的絕熱過程 汽輪機、水泵q = 0 t12 whh h s 不可逆過程 可逆過程： s t12 whh p1 p2 2 1 h1 h2 h2 2 汽輪機相對內效率汽輪機相對內效率 12 oi 12 hh hh 孤立系統(tǒng) 無質量交換 結論：孤立系統(tǒng)的熵只能增大，或者不變， 絕不能減小，這一規(guī)律稱為孤立系統(tǒng)熵增原理。 無熱量交換 無功量交換 =：可逆過程 ：不可逆過程 5-5 孤立系統(tǒng)熵增原理孤立系統(tǒng)熵增原理 0 g SdSiso 0 f S 為什么用為什么用孤立系統(tǒng)？

12、孤立系統(tǒng)？ 孤立系統(tǒng) = 非孤立系統(tǒng) + 相關外界 iso 0dS =：可逆過程 ：不可逆過程 最常用的熱二律表達式 例題例題 A 熱機是否能實現(xiàn)熱機是否能實現(xiàn) 1000 K 300 K A 2000 kJ 800 kJ 1200 kJ 不可逆不可逆 方法方法：將熱源、冷 源和熱機組成一個 孤立系統(tǒng)，孤立系 統(tǒng)的熵變?yōu)槠浣M成 部分熵變之和 注意：熵增原理適用于孤立系 統(tǒng)，其熱量的正和負是以各其熱量的正和負是以各 組成部分為對象進行分析組成部分為對象進行分析， 吸熱為正，放熱為負 1000 K 300 K A 2000 kJ 800 kJ 1200 kJ 過程能否實現(xiàn)的判據(jù)過程能否實現(xiàn)的判據(jù) 工

13、質經(jīng)過一個熱力循環(huán)S=0 熱源T1放熱 ST1 =Q1/T1=-2000/1000= -2kJ/K 冷源T2吸熱 ST2 =Q2/T2=800/300= 2.66kJ/K 孤立系統(tǒng)熵增為 Siso=S+ST1+ST2=0.66kJ/K0 可能 不可逆不可逆 孤立系熵增原理舉例孤立系熵增原理舉例(1(1) ) 有溫差傳熱過程(T1T2) Q T2 T1 用克勞修斯不等式 0 r Q T Q S T 用 用 fg SSS 用 iso 0S 沒有循環(huán) 不好用 不知道 孤立系熵增原理舉例孤立系熵增原理舉例(1)(1) Q T2 T1 12 isoTT 1221 11QQ SSSQ TTTT 取熱源T1

14、和T2為孤立系 當T1T2可自發(fā)傳熱 iso 0S 當T1T2 , WT2WT1 熱量從高溫物體傳至低溫物體時，其數(shù)量不 變，但不可逆?zhèn)鳠釋е缕渥龉δ芰档?。?能量貶值，或耗散。 孤立系熵增原理舉例孤立系熵增原理舉例(2)(2) 兩恒溫熱源間工作的可逆熱機 Q2 T2 T1 R W Q1 12 12 0 QQ TT 22 tt,C 11 11 QT QT Siso=S+ST1+ST2 孤立系熵增原理舉例孤立系熵增原理舉例(2)(2) Q2 T2 T1 R W Q1 12 iso 12 0 QQ S TT S T T1 T2 兩恒溫熱源間工作的可逆熱機 孤立系熵增原理舉例孤立系熵增原理舉例(3

15、)(3) T1 T2 R Q1 Q2 W 假定 Q1=Q1 ，tIR tR， WW IR W Q1 Q2 兩恒溫熱源間工作的不可逆熱機 12 12 QQ TT 0 Siso=S+ST1+ST2 1-Q2/Q1 tIR RIR 1212 22 () WW QQQQ QQ 可逆可逆 T1 T0 IR WIR Q1 Q2 作功能力:以環(huán)境為基準,系統(tǒng)可能作出的最大功 假定 Q1=Q1 ， WR WIR 作功能力損失 作功能力損失作功能力損失 T1 T0 R Q1 Q2 W 22 QQ 1122 1100 QQQQ TTTT IR W Q1 Q2 12 isoTTIRR SSSSS 假定 Q1=Q1

16、， W R WIR 作功能力損失 121222 101000 QQQQQQ TTTTTT 22 0 QQ T 02 tt,C 11 11 TQ QT 12 10 QQ TT 0iso TS 作功能力損失作功能力損失 RIR 1212 22 () WW QQQQ QQ 熵的表達式的聯(lián)系熵的表達式的聯(lián)系 re q ds T fg sss q s T r 0 q T 可逆過程傳熱的大小和方向 不可逆程度的量度 g s 作功能力損失 0iso0g TsTs 孤立系 iso 0s g 0s 過程進行的方向 循環(huán)0s 克勞修斯不等式 可逆與不可逆討論可逆與不可逆討論(例例1) 可逆熱機 2000 K 30

17、0 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ t 300 10.85 2000 12 isoTcycleT 10015 00 2000300 SSSS t1 0.85 10085WQkJ 可逆與不可逆討論可逆與不可逆討論(例例1) 可逆熱機 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ Scycle=0, Siso=0 S T 可逆與不可逆討論可逆與不可逆討論(例例2) 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ 12 isoTcycleT 10017 0 2000300 0.0067kJ/K0 SSSS 不可逆熱機 83 kJ 17 kJ 由于膨脹時摩擦

18、 摩擦耗功摩擦耗功 2kJ2kJ 當T0=300K 作功能力損失I I=T0Siso= 2kJ 可逆與不可逆討論可逆與不可逆討論(例例2) 2000 K 300 K 100 kJ 15 kJ 85 kJ 不可逆熱機 83 kJ 17 kJ 由于膨脹時摩擦 I I= 2kJ S T I I Siso =0.0067 Scycle=0 T0 可逆與不可逆討論可逆與不可逆討論(例例3) 有溫差傳熱的可逆熱機 2000 K 300 K 100 kJ 16 kJ 84 kJ t 300 10.84 1875 132 isoTTcycleT 10010010016 0 200018751875300 0.

19、0033/0 SSSSS kJ K t1 84WQkJ 100 kJ 1875 K 0iso 1kJTSI I 可逆與不可逆討論可逆與不可逆討論(例例3) 有溫差傳熱的可逆熱機 2000 K 300 K 100 kJ 16 kJ 84 kJ 100 kJ 1875 K 1kJ S T 2000 K 300 K 1875 K Siso =0.0033 Scycle=0 I I T0 S熱源溫差 I I 5-6 Ex及其計算及其計算 1956，I. Rant I. 郎特郎特 Available Energy Energy Exergy 翻譯 如何評價能量價值? Availability Anerg

20、y 可用能 可用度 火無 哪個參數(shù)才能正確評價能的價值哪個參數(shù)才能正確評價能的價值 熱量熱量 500 K 293 K 100 kJ max 293 1100 500 41.4 W kJ max 293 1100 1000 70.7 W kJ 1000 K 100 kJ 293 K 哪個參數(shù)才能正確評價能的價值哪個參數(shù)才能正確評價能的價值 焓焓 h1 = h2 p1p2 w1 w2 w1 w2 哪個參數(shù)才能正確評價能的價值哪個參數(shù)才能正確評價能的價值 內能內能 u1 = u2 p0p0 w1w2 w1 w2 三種不同品質的能量三種不同品質的能量 1、可無限轉換的能量可無限轉換的能量 如：機械能、

21、電能、水能、風能 理論上可以完全轉換為功的能量 高級能量 2、不能轉換的能量 理論上不能轉換為功的能量 如：環(huán)境（大氣、海洋） 3、可有限轉換的能量 理論上不能完全轉換為功的能量 低級能量 如：熱能、焓、內能 （Ex） （An） （Ex+An） Ex與與An Ex的定義的定義 當系統(tǒng)由一任意狀態(tài)可逆地變化到與給定 環(huán)境相平衡的狀態(tài)時，理論上可以無限轉換 為任何其它能量形式的那部分能量，稱為Ex 100%相互轉換 功 能量中除了 Ex 的部分，就是 An Ex作功能力 Ex 作功能力作功能力 環(huán)境一定，能量中最大可能轉換為功的部分環(huán)境一定，能量中最大可能轉換為功的部分 500 K 100 kJ

22、max 293 1100 500 41.4 W kJ max 293 1100 1000 70.7 W kJ 1000 K 100 kJ T0=293 K T0=293 K 熱一律和熱二律的熱一律和熱二律的Ex含義含義 一切過程，一切過程， Ex+An總量恒定總量恒定 熱一律： 熱二律： 在可逆過程中，Ex保持不變 在不可逆過程中， 部分Ex轉換為An Ex損失、作功能力損失、能量貶值 任何一孤立系， Ex只能不變或減少， 不能增加 孤立系Ex減原理 由An轉換為Ex不可能 熱量的熱量的Ex與與An 1、恒溫熱源恒溫熱源 T 下的下的 Q ExQ: Q中最大可能轉換為功的部分 T S T0 E

23、xQ AnQ 卡諾循環(huán)的功 00 00 1 Q TTT ExQT S TT TTSQTS 0QQ AnQExTS QQ QExAn T 熱量的熱量的Ex與與An 2、變溫熱源變溫熱源下的下的 Q T S T0 ExQ AnQ 微元卡諾循環(huán)的功 0 00 1 Q T ExQ T Q QTQTS T 0Q AnTS QQ QExAn 熱量的熱量的Ex與與An的說明的說明 1、Q中最大可能轉換為功的部分，就是中最大可能轉換為功的部分，就是ExQ T S T0 ExQ AnQ 2、 ExQ = Q-T0S = f (Q ,T,T0 ) Ex損 失 3、單熱源熱機不能作功 T=T0, ExQ=0 4、Q

24、 一定，不同 T 傳熱, Ex 損失，作功 能力損失 Q ,T0一定，T ExQ T一定，Q ExQ 在有活塞的氣缸裝置中，在有活塞的氣缸裝置中，1kg1kg的理想氣體的理想氣體 ( (RgRg=287J/(kgK)=287J/(kgK)由初態(tài)由初態(tài)p1=10p1=105 5PaPa、 T1=400KT1=400K被被等溫壓縮等溫壓縮到終態(tài)到終態(tài)p2=10p2=106 6PaPa、 T2=400KT2=400K。試計算。試計算: :(1)(1)經(jīng)歷經(jīng)歷一可逆過程一可逆過程后氣后氣 體熵變、熱源熵變、總熵變及有效能損失；體熵變、熱源熵變、總熵變及有效能損失； (2)(2)經(jīng)歷經(jīng)歷一不可逆過程一不

25、可逆過程后氣體熵變、熱源熵后氣體熵變、熱源熵 變、總熵變及有效能損失。不可逆過程實際變、總熵變及有效能損失。不可逆過程實際 耗功比可逆過程多耗耗功比可逆過程多耗20%20%，此時，此時熱源溫度為熱源溫度為 300K300K。 (1)(1)可逆過程耗功為可逆過程耗功為 kJ p p TmR p p pV V V pVpdVW g 34.264 10 10 ln4002871 lnlnln 6 5 2 1 2 1 1 2 根據(jù)熱力學第一定律根據(jù)熱力學第一定律Q=Q=U+WU+W，理，理 想氣體定溫過程想氣體定溫過程U=0U=0，所以，所以 kJWQ34.264 1 氣體定溫過程熵變?yōu)闅怏w定溫過程熵

26、變?yōu)?KJ p p mR p p R T T cmS ggp /8 .660 10 10 ln2871 lnlnln 5 6 1 2 1 2 1 2 熱源吸熱，熱源吸熱， 熵變?yōu)殪刈優(yōu)?KJ T Q S r r /8 .660 400 1034.264 3 1 總熵變?yōu)榭傡刈優(yōu)?08 .6608 .660 1 r SSS 有效能損失有效能損失 0I （2 2）實際耗功為）實際耗功為 kJWW rev 2 .3172 . 134.2642 . 01 過程中熱源放出熱量為過程中熱源放出熱量為 kJWQ2 .317 1 不可逆過程氣體熵變仍為不可逆過程氣體熵變仍為 KJS/8 .660 KJ T Q

27、 S r r /3 .1057 300 102 .317 3 1 熱源吸熱，熱源吸熱， 熵變?yōu)殪刈優(yōu)?總熵變?yōu)榭傡刈優(yōu)?有效能損失有效能損失 KJSSS r /5 .3963 .10578 .660 1 kJSTI1195 .396300 10 火用火用方法分析方法分析 例例5-115-11 1。整個循環(huán)火用。整個循環(huán)火用分析分析 e ex,Q1,TH x,Q1,TH =77.9kJ/kg=77.9kJ/kg e ex,Q2,T0 x,Q2,T0=0 =0 循環(huán)循環(huán) w=40kJ/kgw=40kJ/kg I I 37.9kJ/kg37.9kJ/kg )( )()( 0)()1 ( 0 21 0

28、 21 0 211 0 1 211 0 0, 2, 1, T q T q T qq T T qqq T T q qqq T T eweI H HH H TQxTHQx 火用火用方法計算方法計算 熵方法計算熵方法計算 0 21 0TT T q T q sss H Hiso iso sTI 0 注意：注意： 0 1 1 1 1 1T T q T q s 0 2 2 2 2 2T T q T q s 火用火用方法分析方法分析 2。工質有溫差吸熱。工質有溫差吸熱 e ex,Q1,TH x,Q1,TH =77.9kJ/kg=77.9kJ/kg T H向 向T 1放熱 放熱 過程過程 I I1 1 e e

29、x,Q1,T1 x,Q1,T1 =52kJ/kg=52kJ/kg 25.9kJ/kg25.9kJ/kg )( )1 ()1 ( 1 11 0 1 1 0 1 0 1, 1, 1,1 T q T q T q T T q T T eeI H H TQxTHQx 火用火用方法計算方法計算 熵方法計算熵方法計算 1 11 1TT1 , T q T q sss H Hiso 1 ,01iso sTI 火用火用方法分析方法分析 3。不可逆熱機。不可逆熱機分析分析 e ex,Q1,T1 x,Q1,T1 =52kJ/kg=52kJ/kg 不可逆 熱機 w=40kJ/kgw=40kJ/kg e ex,Q2,T2

30、 x,Q2,T2 =2.4kJ/kg=2.4kJ/kg I I2 2 9.6kJ/kg9.6kJ/kg )( )()()( )1 ()()1 ( 2 2 1 1 02 2 0 1 1 0 2 2 0 2211 1 0 1 2 2 0 211 1 0 2, 2,1, 1,2 T q T q Tq T T q T T q T T qqqq T T q q T T qqq T T eweI TQxTQx 火用火用方法計算方法計算 熵方法計算熵方法計算 2 2 1 1 2T1T2, T q T q sssiso 2,02iso sTI 火用火用方法分析方法分析 4。工質有溫差放熱。工質有溫差放熱 e

31、ex,Q2,T2 x,Q2,T2 =2.4kJ/kg=2.4kJ/kg T 2向 向T 0放熱 放熱 過程過程 I I3 3 e ex,Q2,T0 x,Q2,T0=0 =0 2.4kJ/kg2.4kJ/kg )( )1 ()1 ( 0 2 2 2 0 2 0 0 2 2 0 0, 2,2, 2,3 T q T q T q T T q T T eeI TQxTQx 火用火用方法計算方法計算 熵方法計算熵方法計算 0 2 2 2 0T2T3 , T q T q sssiso 3 ,03iso sTI 5。不可逆熱機與可逆熱機。不可逆熱機與可逆熱機 e ex,Q1,T1 x,Q1,T1 =52kJ/

32、kg=52kJ/kg 不可逆 熱機 w=40kJ/kgw=40kJ/kg e ex,Q2,T2 x,Q2,T2 =2.4kJ/kg=2.4kJ/kg I I2 2 9.6kJ/kg9.6kJ/kg 22 , 2 1 1 2 , 2 1 1 2 2 1 1 2T1T2, T w T q T q T wq T q T q T q sssiso 可逆可逆 由于摩擦，少做功w，則不可逆熱機多 放熱w wqq 可逆, 22 注意：在注意：在T1和和T2間工作的可逆熱機間工作的可逆熱機 1 2 1 , 2 11 T T q q t 可逆 2 , 2 1 1 T q T q 可逆 222 , 2 1 1 2

33、, )( T w T w T q T q siso 可逆 w T T sTI iso 2 0 2,02 工質放熱存在溫差，溫度高于環(huán)境，其放熱量工質放熱存在溫差，溫度高于環(huán)境，其放熱量 q2q2中仍存在有用能；中仍存在有用能； 如果工質放熱溫度等于環(huán)境溫度，放熱量中不如果工質放熱溫度等于環(huán)境溫度，放熱量中不 含火用，全部是廢熱，則少做功即為火用損失含火用，全部是廢熱，則少做功即為火用損失 e ex,Q1,T1 x,Q1,T1 =52kJ/kg=52kJ/kg 不可逆 熱機 w=40kJ/kgw=40kJ/kg e ex,Q2,T0 x,Q2,T0=0 =0 I I2 2 放熱溫度為環(huán)境溫度時放

34、熱溫度為環(huán)境溫度時 W W可逆 可逆 W W可逆 可逆- - w w = =w w 典型做功能力損失舉例一典型做功能力損失舉例一 1.1.有溫差傳熱有溫差傳熱 空氣由初態(tài)空氣由初態(tài)p1=10p1=105 5PaPa、T1=523KT1=523K被被等壓放熱等壓放熱到到 終態(tài)終態(tài)T2=353KT2=353K。求每。求每kgkg空氣放熱量中的有效能。空氣放熱量中的有效能。 kgkJ T T cTTTc dTc T T Q T T e pp T T pQx /27.52ln)( )1 ()1 ( 1 2 012 0 2 1 0 , 2 1 負號負號空氣放熱，放出有效能空氣放熱，放出有效能 或或 sT

35、qe Qx 0, 如將此熱量全部放給環(huán)境，則熱量中的有效能如將此熱量全部放給環(huán)境，則熱量中的有效能 全部損失全部損失 kgkJeI Qx /27.52 , 或，取空氣和環(huán)境組成孤立系統(tǒng)，則 kgkJ T TTc T T c T q p p R T T csss p p gpiso /174. 0 )( ln )lnln( 0 21 1 2 01 2 1 2 0T 空氣 kgkJsTI iso /27.52 0 典型做功能力損失舉例二典型做功能力損失舉例二 2.2.絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流 空氣由初態(tài)空氣由初態(tài)p1=0.6MPap1=0.6MPa、T1=400KT1=400K被被絕熱節(jié)流絕熱節(jié)流到到 終態(tài)終態(tài)p2=0.1