第7章- 熱力學(xué)第二定律及其工程應(yīng)用課件

第7章熱力學(xué)第二定律及其工程應(yīng)用1)熱力學(xué)第二定律的定性表述方式和熵衡算方程；2)弄清一些基本概念，如系統(tǒng)與環(huán)境、環(huán)境狀態(tài)、可逆的熱功轉(zhuǎn)換裝置(即Carnot循環(huán))、理想功與損失功、有效能與無效能等；3)學(xué)會(huì)應(yīng)用熵衡算方程、理想功與損失功的計(jì)算及有效能衡算方法對(duì)化工單元過程進(jìn)行熱力學(xué)分析，對(duì)能量的使用和消耗進(jìn)行評(píng)價(jià)。重點(diǎn)內(nèi)容第7章熱力學(xué)第二定律及其工程應(yīng)用1)熱力學(xué)第二定律的定性表1能量相互轉(zhuǎn)換的熱點(diǎn)：能量相互轉(zhuǎn)換過程中數(shù)量上守恒熱力學(xué)第一定律能量轉(zhuǎn)換有一定的條件和方向不同的能量質(zhì)量不同功全部轉(zhuǎn)換成熱，熱量只能部分轉(zhuǎn)變?yōu)楣崃坎荒茏詣?dòng)從低溫物體傳向高溫物體研究能量轉(zhuǎn)化過程中能量質(zhì)量的變化特點(diǎn)－－熱力學(xué)第二定律能量相互轉(zhuǎn)換的熱點(diǎn)：能量相互轉(zhuǎn)換過程中數(shù)量上守恒熱力學(xué)第一定27.1熱力學(xué)第二定律的表述方法熱力學(xué)第二定律：不可能把熱從低溫物體傳至高溫物體而不發(fā)生其它變化—Clausius說法

不可能從單一熱源吸取熱量使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其它影響—Kelvin說法

不可能制造一個(gè)機(jī)器，使之在循環(huán)動(dòng)作中把一重物體升高，而同時(shí)使一熱源冷卻—Planck說法第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的—Kelvin-Planck的說法孤立或絕熱系統(tǒng)的熵只可能增加，或保持不變，但不可能減少在兩個(gè)不同溫度間工作的所有熱機(jī)，不可能有任何熱機(jī)的效率比可逆熱機(jī)的效率更高7.1熱力學(xué)第二定律的表述方法熱力學(xué)第二定律：不可能把熱從37.1.1過程的不可逆性可逆過程：系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后，如果在外界不發(fā)生任何變化的情況下能夠回復(fù)到初態(tài)的過程

不可逆過程：狀態(tài)恢復(fù)到初始時(shí)外界必然發(fā)生變化。實(shí)際發(fā)生的一切過程都是不可逆過程兩者關(guān)系可逆過程是實(shí)際一切不可逆過程的一種極限情況，實(shí)際應(yīng)用中作為評(píng)價(jià)不可逆過程中技術(shù)設(shè)備、裝置效率的標(biāo)準(zhǔn)。7.1.1過程的不可逆性可逆過程：系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后，如果47.1.2熵熵(entropy)描述系統(tǒng)內(nèi)分子無序熱運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)函數(shù)封閉系統(tǒng)的熵變熱源或系統(tǒng)的溫度系統(tǒng)與外界的熱量交換會(huì)引起系統(tǒng)熵的變化熱力系統(tǒng)與外界環(huán)境所構(gòu)成的孤立系統(tǒng)，熵變?yōu)椋罕硎究偭勘硎鞠到y(tǒng)表示環(huán)境7.1.2熵熵(entropy)描述系統(tǒng)內(nèi)分子無序熱運(yùn)動(dòng)的57.1.3熱源熵變和功源熵變熱源與外界只有熱量交換而無功和質(zhì)量交換的系統(tǒng)封閉系統(tǒng)熱源高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2高溫與低溫?zé)嵩挫刈冎停?gt;0T2與T1相差越大，過程不可逆性越大，總熵變?cè)酱螅」υ垂υ从肋h(yuǎn)不可能有熵變7.1.3熱源熵變和功源熵變熱源與外界只有熱量交換而無功和67.2熵平衡方程7.2.1封閉系統(tǒng)的熵平衡方程式封閉系統(tǒng)和熱源的熵增量之和等于過程內(nèi)外不可逆性引起的熵產(chǎn)量熵產(chǎn)，僅與過程是否可逆有關(guān)可逆過程：不可逆過程：7.2熵平衡方程7.2.1封閉系統(tǒng)的熵平衡方程式封閉系統(tǒng)77.2.2敞開系統(tǒng)熵平衡方程式敞開系統(tǒng)圖7-1敞開系統(tǒng)的熵衡算示意圖熵流dt

時(shí)間內(nèi)的熵平衡關(guān)系7.2.2敞開系統(tǒng)熵平衡方程式敞開系統(tǒng)圖7-1敞開系統(tǒng)的熵8將不可逆因素引起的熵產(chǎn)代入，可使不等式轉(zhuǎn)變?yōu)榈仁交颍嚎赡孢^程，該項(xiàng)等于零系統(tǒng)總熵變對(duì)穩(wěn)定流動(dòng)敞開系統(tǒng)將不可逆因素引起的熵產(chǎn)代入，可使不等式轉(zhuǎn)變?yōu)榈仁交颍嚎赡孢^程97.3熱機(jī)效率熱機(jī)將熱源提供的熱轉(zhuǎn)換成所需要的功循環(huán)操作裝置。熱機(jī)效率熱機(jī)產(chǎn)生的凈功與向其提供的熱量之比。熱機(jī)產(chǎn)生的凈軸功向熱機(jī)提供的熱量熱機(jī)排出的熱量可逆熱機(jī)效率：7.3熱機(jī)效率熱機(jī)將熱源提供的熱轉(zhuǎn)換成所需要的功循環(huán)操作裝107.4理想功、損耗功與熱力學(xué)效率7.4.1理想功對(duì)確定的產(chǎn)功或耗功過程，最大的功的代數(shù)值為該過程的理想功獲得理想功的條件：系統(tǒng)的一切變化都在完全可逆的條件下進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)與環(huán)境之間的系統(tǒng)內(nèi)部所有變化是可逆的系統(tǒng)與溫度為的外界環(huán)境之間換熱也必須是可逆的7.4理想功、損耗功與熱力學(xué)效率7.4.1理想功對(duì)確定的117.4.2穩(wěn)定流動(dòng)過程的理想功或非流動(dòng)過程呢？7.4.2穩(wěn)定流動(dòng)過程的理想功或非流動(dòng)過程呢？12例7.2試計(jì)算在流動(dòng)過程中從1kmol氮?dú)鈴臏囟葹?00K，壓力為4.0MPa到環(huán)境溫度為298.15K時(shí)所能給出的理想功，假設(shè)氮?dú)鉃槔硐霘怏w。解：初態(tài)(800K,4.0MPa)終態(tài)(298.15K,0.1013MPa)1kmolN2對(duì)理想氣體可得：例7.2試計(jì)算在流動(dòng)過程中從1kmol氮?dú)鈴臏囟葹?00K137.4.3損耗功系統(tǒng)在給定狀態(tài)變化過程中所提供的理想功與所作出的實(shí)際功差值定義對(duì)穩(wěn)定流動(dòng)體系或：7.4.3損耗功系統(tǒng)在給定狀態(tài)變化過程中所提供的理想功與所14例7.4某廠有一輸送92℃熱水的管道，由于保溫不良，至使用時(shí)水溫降至67℃。計(jì)算每噸熱水輸送中由于散熱而引起的損失功。取環(huán)境溫度為25℃。已知水的比恒壓熱容為。解：以1kg水為計(jì)算基準(zhǔn)92℃67℃此熱量引起的環(huán)境熵變?yōu)樗诘葔合吕鋮s的熵變?yōu)槔?.4某廠有一輸送92℃熱水的管道，由于保溫不良，至使用157.4.4熱力學(xué)效率理想功實(shí)際功損耗功熱力學(xué)效率產(chǎn)功過程耗功過程可逆過程不可逆過程意義：是過程熱力學(xué)完善性的量度。它反映了過程的可逆程度，是代表熱力學(xué)第二定律的效率。7.4.4熱力學(xué)效率理想功實(shí)際功損耗功熱力學(xué)效率產(chǎn)功過程耗167.5熵分析法在化工單元過程中的應(yīng)用熵分析法的作用分析各種不可逆因素引起的功損耗的原因和大小提高過程熱力學(xué)完善性的程度提高能量利用效率熵分析法的步驟確定出入系統(tǒng)各種物流量和熱流量、功流量以及各種物流的狀態(tài)參數(shù)確定物流的焓變和熵變對(duì)系統(tǒng)能量衡算，并計(jì)算系統(tǒng)變化過程的理想功計(jì)算系統(tǒng)的熵產(chǎn)生量，計(jì)算系統(tǒng)的損耗功；計(jì)算過程的熱力學(xué)效率7.5熵分析法在化工單元過程中的應(yīng)用熵分析法的作用分析各種177.5.1傳熱過程TA1，mA，pA1TA2，mA，pA2TB2，mB，pB2TB1，mB，pB1圖7-4逆流換熱器中的傳熱過程(1)熱流體A對(duì)冷流體所作的理想功流體無相變，忽略換熱過程壓降，其熵變和焓變分別為：理想功：這也是高溫流體從TA1

到TA2變化過程所作的理想功。7.5.1傳熱過程TA1，mA，pA1TA2，mA，pA218(2)冷流體B所得的理想功冷流體吸收了高溫流體所放出的熱量，焓變、熵變和理想功為(3)換熱過程的損失功等于高溫流體給出的理想功和低溫流體得到的理想功差值等于換熱過程的熵產(chǎn)量與環(huán)境溫度的乘積(2)冷流體B所得的理想功冷流體吸收了高溫流體所放出的熱量，19為計(jì)算方便，引入冷熱流體間的換熱總量Qt對(duì)換熱過程由以上兩式：設(shè)：熱、冷流體對(duì)數(shù)平均溫度為計(jì)算方便，引入冷熱流體間的換熱總量Qt對(duì)換熱過程由以上兩207.5.2混合與分離過程混合過程TA，pA，nATB，pB，nBTm，pm，nm混合器圖7-5混合過程理想功計(jì)算對(duì)絕熱混合器假定混合后為理想溶液，若混合前后溫度、壓力不同，為計(jì)算方便，將混合過程分為二步進(jìn)行第①步將系統(tǒng)溫度、壓力變化到混合器出口的溫度與壓力7.5.2混合與分離過程混合過程TA，pA，nATB，pB21第②步同溫同壓下不同組分進(jìn)行混合，即為理想溶液混合熵變則混合過程總熵變?yōu)橐陨隙届刈冎突旌线^程的理想功為多組分混合過程，其理想功可寫為第②步同溫同壓下不同組分進(jìn)行混合，即為理想溶液混合熵變則混22損耗功根據(jù)熵衡算方程對(duì)于等溫等壓的混合過程，其理想功可簡化為說明混合過程的損失功在數(shù)量上等于理想功，不能得到有效地利用。

損耗功根據(jù)熵衡算方程對(duì)于等溫等壓的混合過程，其理想功可簡化為23分離過程分離過程能耗是大型化工、石化企業(yè)中所占能耗比例最高。(1)等溫等壓下混合物分離為純度100%產(chǎn)品的過程該條件下的分離過程為混合過程的逆過程。對(duì)理想氣體(2)等溫等壓下混合物分離為純度非100%產(chǎn)品過程分離A+BnA，nBWid1100％A100％BnA1AnA2AnB1BnB2BWid2Wid3(nA1+nB1)A(B)(nB2+nA2)B(A)Wid4Wid5圖7-6純度低于100%含量產(chǎn)品分離理想功計(jì)算示意圖分離過程分離過程能耗是大型化工、石化企業(yè)中所占能耗比例最高。247.6有效能及其計(jì)算方法7.6.1有效能的概念有效能：物系處于某狀態(tài)時(shí)所具有的最大作功能力有效能理想功基準(zhǔn)態(tài)：與周圍環(huán)境成平衡的狀態(tài)熱平衡、力平衡、化學(xué)平衡物系由所處的狀態(tài)到達(dá)基準(zhǔn)態(tài)時(shí)所提供的理想功為該狀態(tài)的有效能約束性平衡非約束性平衡能級(jí)單位能量所含有的有效能7.6有效能及其計(jì)算方法7.6.1有效能的概念有效能：物257.6.2有效能組成機(jī)械能有效能熱量有效能物理有效能化學(xué)有效能物系僅因溫度和壓力與環(huán)境的溫度和壓力不同所具有的有效能物系由于組成與環(huán)境組成不同所具有的有效能稱為化學(xué)有效能穩(wěn)定流動(dòng)的流體有效能組成為：7.6.2有效能組成機(jī)械能有效能熱量有效能物理有效能化學(xué)有267.6.3有效能的計(jì)算物理有效能某狀態(tài)(T、p)的摩爾焓與摩爾熵基準(zhǔn)態(tài)時(shí)的摩爾焓與摩爾熵基準(zhǔn)態(tài)和參考態(tài)的差異？從熱力學(xué)函數(shù)看，式(7-55)可表達(dá)為Gibbs函數(shù)的變化量(7-55)物理有效能的計(jì)算也可通過查閱有關(guān)效力學(xué)圖表，如T-S圖、lnp-H圖，或溫度-有效能圖、壓力-有效能圖等進(jìn)行計(jì)算。7.6.3有效能的計(jì)算物理有效能某狀態(tài)(T、p)的摩爾焓與27例7.6某工廠有兩種余熱可以利用，一種是高溫?zé)煹罋?，主要成分是、和汽，流量?00，溫度為800℃，其平均比等壓熱容為；另一種是低溫排水，流量是1348，溫度為80℃，水的平均比等壓熱容為，假設(shè)環(huán)境溫度為298K。問兩種余熱中的有效能各為多少?解：將高溫?zé)煹罋庖暈槔硐霘怏w高溫?zé)煹罋鈴?00℃降低到環(huán)境溫度25℃放出的熱量例7.6某工廠有兩種余熱可以利用，一種是高溫?zé)煹罋?，主要?8低溫排水的有效能低溫排水從80℃降低到環(huán)境溫度放出的熱量兩者余熱大小相等高溫?zé)煹罋庥行苊黠@大于低溫排水有效能低溫排水的有效能低溫排水從80℃降低到環(huán)境溫度放出的熱量兩29環(huán)境模型：確定環(huán)境中基準(zhǔn)物質(zhì)濃度與所處的熱力學(xué)狀態(tài)。龜山-吉田模型1、環(huán)境溫度：2、大氣中，氣態(tài)基準(zhǔn)物濃度、元素的基準(zhǔn)物如表7.1和表7.2所示?；瘜W(xué)有效能按化學(xué)反應(yīng)和計(jì)量比計(jì)算化學(xué)有效能，類同于物理化學(xué)中的計(jì)算過程，分單質(zhì)元素化學(xué)有效能、純態(tài)化合物化學(xué)有效能、及混合物的化學(xué)有效能計(jì)算、環(huán)境模型：確定環(huán)境中基準(zhǔn)物質(zhì)濃度與所處的熱力學(xué)狀態(tài)。化學(xué)有效30表7.1龜山-吉田提出的大氣環(huán)境模型成分摩爾分?jǐn)?shù)0.75600.20340.03120.0000180.00000520.00030.0091表7.2某些元素的基準(zhǔn)物、基準(zhǔn)反應(yīng)與基準(zhǔn)物濃度元素基準(zhǔn)反應(yīng)基準(zhǔn)物基準(zhǔn)物濃度(摩爾分?jǐn)?shù))C0.0003H1Fe1Si1Ti1Al1表7.1龜山-吉田提出的大氣環(huán)境模型成分摩爾分?jǐn)?shù)0.75311)元素標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能的計(jì)算用環(huán)境模型計(jì)算的物質(zhì)化學(xué)有效能稱為標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能由于環(huán)境模型中的基準(zhǔn)物化學(xué)有效能為零，因此元素與環(huán)境物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)變成基準(zhǔn)物所提供的理想功即為元素的化學(xué)有效能。若化學(xué)反應(yīng)在規(guī)定的環(huán)境模型中進(jìn)行，則提供的理想功即為元索的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能。空氣中所包含的氣體組分在298.15K下達(dá)到飽和濕空氣中相應(yīng)的分壓時(shí)的化學(xué)有效能為零。因此這些氣體組分的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能就等于由0.101325MPa于298.15K下等溫膨脹到時(shí)的理想功，即：2)化合物的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能計(jì)算1)元素標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能的計(jì)算由于環(huán)境模型中的基準(zhǔn)物化32對(duì)于化學(xué)反應(yīng)式為化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量系數(shù)。

在298.15K、0.101325MPa下，單質(zhì)生成化合物時(shí)所提供的理想功即為該物系標(biāo)準(zhǔn)生成自由焓的變化的負(fù)值，即：化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能應(yīng)等于組成化合物的單質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能之和減去生成反應(yīng)過程的理想功，即單質(zhì)j的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能化合物i的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能化合物i的標(biāo)準(zhǔn)生成自由焓對(duì)于化學(xué)反應(yīng)式為化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量系數(shù)。在298.15K333)混合物的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能的計(jì)算理想氣體混合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能可用各純組分的標(biāo)推摩爾化學(xué)有效能及混合物的組成來計(jì)算，即：純組分i的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能混合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能對(duì)于液體混合物，假定其為理想溶液，則上式仍然適用。若為非理想溶液，則其標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能為：3)混合物的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能的計(jì)算理想氣體混合物的標(biāo)準(zhǔn)347.6.4無效能（Anery）概念：給定環(huán)境下能量中不能轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ牟糠謱?duì)恒溫?zé)崃縌無效能部分環(huán)境溫度下某狀態(tài)焓H，可以根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)過程的物系有效能計(jì)算式求取無效能部分系統(tǒng)總能量等于有效能加無效能節(jié)能的正確意義在于節(jié)約有效能7.6.4無效能（Anery）概念：給定環(huán)境下能量中不能轉(zhuǎn)357.7有效能平衡方程與有效能損失7.7.1有效能平衡方程7.7有效能平衡方程與有效能損失7.7.1有效能平衡方程36對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)可逆過程，，有效能是守恒的對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)不可逆過程系統(tǒng)有效能減少無效能增加定義有效能效率理想功有效能對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)可逆過程，，有效能是守恒的377.7.2有效能損失有效能為非守恒量，系統(tǒng)有效能損失包含兩部分①內(nèi)部損失：即由系統(tǒng)內(nèi)部各種不可逆因素造成的有效能損失②外部損失：即通過各種途徑散失和排放到環(huán)境介質(zhì)中去的有效能損失。有效能損失不等于能量損失能量是守恒的，通常能量損失僅指過程中某一系統(tǒng)的有效能和無效能總量損失注意：實(shí)際工作經(jīng)常將能量概念和有效能概念等同敘述，要區(qū)別對(duì)待。7.7.2有效能損失有效能為非守恒量，系統(tǒng)有效能損失包含兩387.8化工過程能量分析及合理用能化工過程能量分析的任務(wù)①確定過程中能量損失或有效能損失的大小、原因及其分布②確定過程的效率化工過程能量分析方法能量平衡分析法熵平衡分析法有效能平衡分析法層次要求越來越高7.8化工過程能量分析及合理用能化工過程能量分析的任務(wù)①397.8.1能量平衡分析法能量平衡分析法根據(jù)能量平衡方程確定過程的能量損失和能量的利用率步驟①確定出入系統(tǒng)的各種物流量和狀態(tài)參數(shù)、熱流量和功流量②確定過程的能量損失和熱力學(xué)第一定律效率③確定循環(huán)過程的熱力學(xué)效率形式以進(jìn)入系統(tǒng)的全部能量為基礎(chǔ)的能量平衡以供給系統(tǒng)的能量為基礎(chǔ)的能量平衡7.8.1能量平衡分析法能量平衡分析法根據(jù)能量平衡方程確定40(1)以進(jìn)入系統(tǒng)全部能量為基礎(chǔ)的能量平衡進(jìn)入系統(tǒng)的能量：一次能源和二次能源的供給能原料等帶入系統(tǒng)的輸入能系統(tǒng)輸出的能量：產(chǎn)品帶出系統(tǒng)的輸出能離開系統(tǒng)的排出能回收能系統(tǒng)的能量平衡方程(1)以進(jìn)入系統(tǒng)全部能量為基礎(chǔ)的能量平衡進(jìn)入系統(tǒng)的能量：一次41(2)以供始系統(tǒng)的能源能量為基礎(chǔ)的能量平衡目的在于考察能源供給系統(tǒng)的能量利用情況(2)以供始系統(tǒng)的能源能量為基礎(chǔ)的能量平衡目的在于考察能源42解：以每噸氨為計(jì)算基準(zhǔn)，忽略裝置的熱損失和驅(qū)動(dòng)水泵所需的軸功(即認(rèn)為，，)

4.0MPa、溫度為703K的過熱蒸汽。蒸汽通過透平作功，離開透平的乏汽壓力為，為323K時(shí)進(jìn)入廢熱鍋爐。試用能量平衡法計(jì)算此余熱利用裝置的熱效率。已知轉(zhuǎn)化氣的平均恒壓摩爾熱容為。

例7.7設(shè)有合成氨廠二段爐出口高溫轉(zhuǎn)化氣余熱利用裝置，如圖7-9。轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入及離開廢熱鍋爐的溫度分別為1273K和653K，轉(zhuǎn)化氣流量為5160

產(chǎn)生壓力為乏汽進(jìn)入冷凝器，用303K的冷卻水冷凝，冷凝水在溫度，查水蒸氣表可得各狀態(tài)點(diǎn)參數(shù)值為解：以每噸氨為計(jì)算基準(zhǔn)，忽略裝置的熱損失和驅(qū)動(dòng)水泵所需的軸功43第7章_熱力學(xué)第二定律及其工程應(yīng)用課件44表7.4各狀態(tài)點(diǎn)水熱力學(xué)性質(zhì)表H/S/狀態(tài)點(diǎn)p/MPaT/K14.0323212.60.703524.07033284.66.872930.012332325577.969440.0123323212.60.703500.10133303125.70.4365表7.4各狀態(tài)點(diǎn)水熱力學(xué)性質(zhì)表H/S/p/MPaT/K1445表7.5轉(zhuǎn)化氣余熱回收能量平衡結(jié)果匯總表輸入輸出%%高溫氣余熱100作功23.7冷卻水帶走熱86.3合計(jì)100100表7.5轉(zhuǎn)化氣余熱回收能量平衡結(jié)果匯總表輸入輸出%%高溫氣467.8.2熵分析法，有效能分析法通過熵平衡方程，有效能平衡方程，確定過程的熵產(chǎn)，有效能損失和熱力學(xué)第二效率，有效能效率步驟①確定出入系統(tǒng)的各種物流量、熱流量和功流量，各種物流的狀態(tài)參數(shù)②通過熵平衡方程，計(jì)算過程的熵產(chǎn)③確定熱力學(xué)第二定律效率④由有效能平衡方程式，確定過程的有效能損失

⑤確定過程有效能效率7.8.2熵分析法，有效能分析法通過熵平衡方程，有效能平衡47例7.11分別用熵分析法和有效能分析法確定例7.10中余熱利用裝置的熱力學(xué)效率和有效能效率例7.11分別用熵分析法和有效能分析法確定例7.10中余熱48表7.6轉(zhuǎn)化氣余熱回收裝置用能熵分析法匯總表

輸入輸出%%%理想功100輸出功35.2損耗功41.964.616.024.76.910.7小計(jì)64.8100合計(jì)100100表7.6轉(zhuǎn)化氣余熱回收裝置用能熵分析法匯總表輸入輸出%%49表7.7各狀態(tài)點(diǎn)有效能計(jì)算結(jié)果匯總表狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)p/MPaT/K1液態(tài)水4.0323212.60.70356.0992過熱蒸氣4.07033284.66.872912093濕蒸氣0.012332325577.9694148.84液態(tài)水0.0123323212.60.70356.0990基態(tài)水0.10133303125.70.43650H/S/表7.7各狀態(tài)點(diǎn)有效能計(jì)算結(jié)果匯總表狀態(tài)點(diǎn)狀態(tài)p/MPaT50表7.8轉(zhuǎn)化氣余熱回收裝置有效能平衡表輸入有效能輸出有效能%%進(jìn)口轉(zhuǎn)化氣100輸出軸功27.4出口轉(zhuǎn)化氣21.9不可逆耗功32.712.55.5小計(jì)50.7合計(jì)100100表7.8轉(zhuǎn)化氣余熱回收裝置有效能平衡表輸入有效能輸出有效能51能量平衡分析表明輸入系統(tǒng)的高溫轉(zhuǎn)化氣余熱，有86.3％被冷卻水帶走。所以，根據(jù)能量平衡分析，節(jié)能的重點(diǎn)在于降低這部分排出損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能損失，節(jié)能的重點(diǎn)應(yīng)在降低過程的不可逆損耗上。有效能分析結(jié)果指出廢熱鍋爐排出物流(低溫轉(zhuǎn)化氣)所攜帶的有效能占輸入有效能的21.9%，應(yīng)注意回收利用。有效能分析法與熵分析法得出的結(jié)果相同熵分析法只能依據(jù)于實(shí)際過程的初始和終了狀態(tài)，求出過程的不可逆損耗功，因此不能確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損失。而有效能分析法只需知道物流和能流所處的狀態(tài)即可進(jìn)行計(jì)算，避免了熵分析法的這個(gè)缺陷能量平衡分析表明輸入系統(tǒng)的高溫轉(zhuǎn)化氣余熱，有86.3％被冷卻527.8.3合理用能準(zhǔn)則能量有效利用，減少過程不可逆性帶來的有效能損失。按質(zhì)用能，按需供能。能量充分利用，減少排除損失。能量綜合利用-熱電合供多見于化學(xué)工業(yè)園家用熱水：燃?xì)怆娞柲芸諝饽芎侠碛媚鼙举|(zhì)：過程是否最經(jīng)濟(jì)！如何分析？7.8.3合理用能準(zhǔn)則能量有效利用，減少過程不可逆性帶來的53第7章熱力學(xué)第二定律及其工程應(yīng)用1)熱力學(xué)第二定律的定性表述方式和熵衡算方程；2)弄清一些基本概念，如系統(tǒng)與環(huán)境、環(huán)境狀態(tài)、可逆的熱功轉(zhuǎn)換裝置(即Carnot循環(huán))、理想功與損失功、有效能與無效能等；3)學(xué)會(huì)應(yīng)用熵衡算方程、理想功與損失功的計(jì)算及有效能衡算方法對(duì)化工單元過程進(jìn)行熱力學(xué)分析，對(duì)能量的使用和消耗進(jìn)行評(píng)價(jià)。重點(diǎn)內(nèi)容第7章熱力學(xué)第二定律及其工程應(yīng)用1)熱力學(xué)第二定律的定性表54能量相互轉(zhuǎn)換的熱點(diǎn)：能量相互轉(zhuǎn)換過程中數(shù)量上守恒熱力學(xué)第一定律能量轉(zhuǎn)換有一定的條件和方向不同的能量質(zhì)量不同功全部轉(zhuǎn)換成熱，熱量只能部分轉(zhuǎn)變?yōu)楣崃坎荒茏詣?dòng)從低溫物體傳向高溫物體研究能量轉(zhuǎn)化過程中能量質(zhì)量的變化特點(diǎn)－－熱力學(xué)第二定律能量相互轉(zhuǎn)換的熱點(diǎn)：能量相互轉(zhuǎn)換過程中數(shù)量上守恒熱力學(xué)第一定557.1熱力學(xué)第二定律的表述方法熱力學(xué)第二定律：不可能把熱從低溫物體傳至高溫物體而不發(fā)生其它變化—Clausius說法

不可能從單一熱源吸取熱量使之完全變?yōu)橛杏霉Χ划a(chǎn)生其它影響—Kelvin說法

不可能制造一個(gè)機(jī)器，使之在循環(huán)動(dòng)作中把一重物體升高，而同時(shí)使一熱源冷卻—Planck說法第二類永動(dòng)機(jī)是不可能制造成功的—Kelvin-Planck的說法孤立或絕熱系統(tǒng)的熵只可能增加，或保持不變，但不可能減少在兩個(gè)不同溫度間工作的所有熱機(jī)，不可能有任何熱機(jī)的效率比可逆熱機(jī)的效率更高7.1熱力學(xué)第二定律的表述方法熱力學(xué)第二定律：不可能把熱從567.1.1過程的不可逆性可逆過程：系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后，如果在外界不發(fā)生任何變化的情況下能夠回復(fù)到初態(tài)的過程

不可逆過程：狀態(tài)恢復(fù)到初始時(shí)外界必然發(fā)生變化。實(shí)際發(fā)生的一切過程都是不可逆過程兩者關(guān)系可逆過程是實(shí)際一切不可逆過程的一種極限情況，實(shí)際應(yīng)用中作為評(píng)價(jià)不可逆過程中技術(shù)設(shè)備、裝置效率的標(biāo)準(zhǔn)。7.1.1過程的不可逆性可逆過程：系統(tǒng)經(jīng)歷某一過程后，如果577.1.2熵熵(entropy)描述系統(tǒng)內(nèi)分子無序熱運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)函數(shù)封閉系統(tǒng)的熵變熱源或系統(tǒng)的溫度系統(tǒng)與外界的熱量交換會(huì)引起系統(tǒng)熵的變化熱力系統(tǒng)與外界環(huán)境所構(gòu)成的孤立系統(tǒng)，熵變?yōu)椋罕硎究偭勘硎鞠到y(tǒng)表示環(huán)境7.1.2熵熵(entropy)描述系統(tǒng)內(nèi)分子無序熱運(yùn)動(dòng)的587.1.3熱源熵變和功源熵變熱源與外界只有熱量交換而無功和質(zhì)量交換的系統(tǒng)封閉系統(tǒng)熱源高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2高溫與低溫?zé)嵩挫刈冎停?gt;0T2與T1相差越大，過程不可逆性越大，總熵變?cè)酱?！功源功源永遠(yuǎn)不可能有熵變7.1.3熱源熵變和功源熵變熱源與外界只有熱量交換而無功和597.2熵平衡方程7.2.1封閉系統(tǒng)的熵平衡方程式封閉系統(tǒng)和熱源的熵增量之和等于過程內(nèi)外不可逆性引起的熵產(chǎn)量熵產(chǎn)，僅與過程是否可逆有關(guān)可逆過程：不可逆過程：7.2熵平衡方程7.2.1封閉系統(tǒng)的熵平衡方程式封閉系統(tǒng)607.2.2敞開系統(tǒng)熵平衡方程式敞開系統(tǒng)圖7-1敞開系統(tǒng)的熵衡算示意圖熵流dt

時(shí)間內(nèi)的熵平衡關(guān)系7.2.2敞開系統(tǒng)熵平衡方程式敞開系統(tǒng)圖7-1敞開系統(tǒng)的熵61將不可逆因素引起的熵產(chǎn)代入，可使不等式轉(zhuǎn)變?yōu)榈仁交颍嚎赡孢^程，該項(xiàng)等于零系統(tǒng)總熵變對(duì)穩(wěn)定流動(dòng)敞開系統(tǒng)將不可逆因素引起的熵產(chǎn)代入，可使不等式轉(zhuǎn)變?yōu)榈仁交颍嚎赡孢^程627.3熱機(jī)效率熱機(jī)將熱源提供的熱轉(zhuǎn)換成所需要的功循環(huán)操作裝置。熱機(jī)效率熱機(jī)產(chǎn)生的凈功與向其提供的熱量之比。熱機(jī)產(chǎn)生的凈軸功向熱機(jī)提供的熱量熱機(jī)排出的熱量可逆熱機(jī)效率：7.3熱機(jī)效率熱機(jī)將熱源提供的熱轉(zhuǎn)換成所需要的功循環(huán)操作裝637.4理想功、損耗功與熱力學(xué)效率7.4.1理想功對(duì)確定的產(chǎn)功或耗功過程，最大的功的代數(shù)值為該過程的理想功獲得理想功的條件：系統(tǒng)的一切變化都在完全可逆的條件下進(jìn)行系統(tǒng)內(nèi)部的系統(tǒng)與環(huán)境之間的系統(tǒng)內(nèi)部所有變化是可逆的系統(tǒng)與溫度為的外界環(huán)境之間換熱也必須是可逆的7.4理想功、損耗功與熱力學(xué)效率7.4.1理想功對(duì)確定的647.4.2穩(wěn)定流動(dòng)過程的理想功或非流動(dòng)過程呢？7.4.2穩(wěn)定流動(dòng)過程的理想功或非流動(dòng)過程呢？65例7.2試計(jì)算在流動(dòng)過程中從1kmol氮?dú)鈴臏囟葹?00K，壓力為4.0MPa到環(huán)境溫度為298.15K時(shí)所能給出的理想功，假設(shè)氮?dú)鉃槔硐霘怏w。解：初態(tài)(800K,4.0MPa)終態(tài)(298.15K,0.1013MPa)1kmolN2對(duì)理想氣體可得：例7.2試計(jì)算在流動(dòng)過程中從1kmol氮?dú)鈴臏囟葹?00K667.4.3損耗功系統(tǒng)在給定狀態(tài)變化過程中所提供的理想功與所作出的實(shí)際功差值定義對(duì)穩(wěn)定流動(dòng)體系或：7.4.3損耗功系統(tǒng)在給定狀態(tài)變化過程中所提供的理想功與所67例7.4某廠有一輸送92℃熱水的管道，由于保溫不良，至使用時(shí)水溫降至67℃。計(jì)算每噸熱水輸送中由于散熱而引起的損失功。取環(huán)境溫度為25℃。已知水的比恒壓熱容為。解：以1kg水為計(jì)算基準(zhǔn)92℃67℃此熱量引起的環(huán)境熵變?yōu)樗诘葔合吕鋮s的熵變?yōu)槔?.4某廠有一輸送92℃熱水的管道，由于保溫不良，至使用687.4.4熱力學(xué)效率理想功實(shí)際功損耗功熱力學(xué)效率產(chǎn)功過程耗功過程可逆過程不可逆過程意義：是過程熱力學(xué)完善性的量度。它反映了過程的可逆程度，是代表熱力學(xué)第二定律的效率。7.4.4熱力學(xué)效率理想功實(shí)際功損耗功熱力學(xué)效率產(chǎn)功過程耗697.5熵分析法在化工單元過程中的應(yīng)用熵分析法的作用分析各種不可逆因素引起的功損耗的原因和大小提高過程熱力學(xué)完善性的程度提高能量利用效率熵分析法的步驟確定出入系統(tǒng)各種物流量和熱流量、功流量以及各種物流的狀態(tài)參數(shù)確定物流的焓變和熵變對(duì)系統(tǒng)能量衡算，并計(jì)算系統(tǒng)變化過程的理想功計(jì)算系統(tǒng)的熵產(chǎn)生量，計(jì)算系統(tǒng)的損耗功；計(jì)算過程的熱力學(xué)效率7.5熵分析法在化工單元過程中的應(yīng)用熵分析法的作用分析各種707.5.1傳熱過程TA1，mA，pA1TA2，mA，pA2TB2，mB，pB2TB1，mB，pB1圖7-4逆流換熱器中的傳熱過程(1)熱流體A對(duì)冷流體所作的理想功流體無相變，忽略換熱過程壓降，其熵變和焓變分別為：理想功：這也是高溫流體從TA1

到TA2變化過程所作的理想功。7.5.1傳熱過程TA1，mA，pA1TA2，mA，pA271(2)冷流體B所得的理想功冷流體吸收了高溫流體所放出的熱量，焓變、熵變和理想功為(3)換熱過程的損失功等于高溫流體給出的理想功和低溫流體得到的理想功差值等于換熱過程的熵產(chǎn)量與環(huán)境溫度的乘積(2)冷流體B所得的理想功冷流體吸收了高溫流體所放出的熱量，72為計(jì)算方便，引入冷熱流體間的換熱總量Qt對(duì)換熱過程由以上兩式：設(shè)：熱、冷流體對(duì)數(shù)平均溫度為計(jì)算方便，引入冷熱流體間的換熱總量Qt對(duì)換熱過程由以上兩737.5.2混合與分離過程混合過程TA，pA，nATB，pB，nBTm，pm，nm混合器圖7-5混合過程理想功計(jì)算對(duì)絕熱混合器假定混合后為理想溶液，若混合前后溫度、壓力不同，為計(jì)算方便，將混合過程分為二步進(jìn)行第①步將系統(tǒng)溫度、壓力變化到混合器出口的溫度與壓力7.5.2混合與分離過程混合過程TA，pA，nATB，pB74第②步同溫同壓下不同組分進(jìn)行混合，即為理想溶液混合熵變則混合過程總熵變?yōu)橐陨隙届刈冎突旌线^程的理想功為多組分混合過程，其理想功可寫為第②步同溫同壓下不同組分進(jìn)行混合，即為理想溶液混合熵變則混75損耗功根據(jù)熵衡算方程對(duì)于等溫等壓的混合過程，其理想功可簡化為說明混合過程的損失功在數(shù)量上等于理想功，不能得到有效地利用。

損耗功根據(jù)熵衡算方程對(duì)于等溫等壓的混合過程，其理想功可簡化為76分離過程分離過程能耗是大型化工、石化企業(yè)中所占能耗比例最高。(1)等溫等壓下混合物分離為純度100%產(chǎn)品的過程該條件下的分離過程為混合過程的逆過程。對(duì)理想氣體(2)等溫等壓下混合物分離為純度非100%產(chǎn)品過程分離A+BnA，nBWid1100％A100％BnA1AnA2AnB1BnB2BWid2Wid3(nA1+nB1)A(B)(nB2+nA2)B(A)Wid4Wid5圖7-6純度低于100%含量產(chǎn)品分離理想功計(jì)算示意圖分離過程分離過程能耗是大型化工、石化企業(yè)中所占能耗比例最高。777.6有效能及其計(jì)算方法7.6.1有效能的概念有效能：物系處于某狀態(tài)時(shí)所具有的最大作功能力有效能理想功基準(zhǔn)態(tài)：與周圍環(huán)境成平衡的狀態(tài)熱平衡、力平衡、化學(xué)平衡物系由所處的狀態(tài)到達(dá)基準(zhǔn)態(tài)時(shí)所提供的理想功為該狀態(tài)的有效能約束性平衡非約束性平衡能級(jí)單位能量所含有的有效能7.6有效能及其計(jì)算方法7.6.1有效能的概念有效能：物787.6.2有效能組成機(jī)械能有效能熱量有效能物理有效能化學(xué)有效能物系僅因溫度和壓力與環(huán)境的溫度和壓力不同所具有的有效能物系由于組成與環(huán)境組成不同所具有的有效能稱為化學(xué)有效能穩(wěn)定流動(dòng)的流體有效能組成為：7.6.2有效能組成機(jī)械能有效能熱量有效能物理有效能化學(xué)有797.6.3有效能的計(jì)算物理有效能某狀態(tài)(T、p)的摩爾焓與摩爾熵基準(zhǔn)態(tài)時(shí)的摩爾焓與摩爾熵基準(zhǔn)態(tài)和參考態(tài)的差異？從熱力學(xué)函數(shù)看，式(7-55)可表達(dá)為Gibbs函數(shù)的變化量(7-55)物理有效能的計(jì)算也可通過查閱有關(guān)效力學(xué)圖表，如T-S圖、lnp-H圖，或溫度-有效能圖、壓力-有效能圖等進(jìn)行計(jì)算。7.6.3有效能的計(jì)算物理有效能某狀態(tài)(T、p)的摩爾焓與80例7.6某工廠有兩種余熱可以利用，一種是高溫?zé)煹罋猓饕煞质?、和汽，流量?00，溫度為800℃，其平均比等壓熱容為；另一種是低溫排水，流量是1348，溫度為80℃，水的平均比等壓熱容為，假設(shè)環(huán)境溫度為298K。問兩種余熱中的有效能各為多少?解：將高溫?zé)煹罋庖暈槔硐霘怏w高溫?zé)煹罋鈴?00℃降低到環(huán)境溫度25℃放出的熱量例7.6某工廠有兩種余熱可以利用，一種是高溫?zé)煹罋猓饕?1低溫排水的有效能低溫排水從80℃降低到環(huán)境溫度放出的熱量兩者余熱大小相等高溫?zé)煹罋庥行苊黠@大于低溫排水有效能低溫排水的有效能低溫排水從80℃降低到環(huán)境溫度放出的熱量兩82環(huán)境模型：確定環(huán)境中基準(zhǔn)物質(zhì)濃度與所處的熱力學(xué)狀態(tài)。龜山-吉田模型1、環(huán)境溫度：2、大氣中，氣態(tài)基準(zhǔn)物濃度、元素的基準(zhǔn)物如表7.1和表7.2所示?；瘜W(xué)有效能按化學(xué)反應(yīng)和計(jì)量比計(jì)算化學(xué)有效能，類同于物理化學(xué)中的計(jì)算過程，分單質(zhì)元素化學(xué)有效能、純態(tài)化合物化學(xué)有效能、及混合物的化學(xué)有效能計(jì)算、環(huán)境模型：確定環(huán)境中基準(zhǔn)物質(zhì)濃度與所處的熱力學(xué)狀態(tài)?；瘜W(xué)有效83表7.1龜山-吉田提出的大氣環(huán)境模型成分摩爾分?jǐn)?shù)0.75600.20340.03120.0000180.00000520.00030.0091表7.2某些元素的基準(zhǔn)物、基準(zhǔn)反應(yīng)與基準(zhǔn)物濃度元素基準(zhǔn)反應(yīng)基準(zhǔn)物基準(zhǔn)物濃度(摩爾分?jǐn)?shù))C0.0003H1Fe1Si1Ti1Al1表7.1龜山-吉田提出的大氣環(huán)境模型成分摩爾分?jǐn)?shù)0.75841)元素標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能的計(jì)算用環(huán)境模型計(jì)算的物質(zhì)化學(xué)有效能稱為標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能由于環(huán)境模型中的基準(zhǔn)物化學(xué)有效能為零，因此元素與環(huán)境物質(zhì)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)變成基準(zhǔn)物所提供的理想功即為元素的化學(xué)有效能。若化學(xué)反應(yīng)在規(guī)定的環(huán)境模型中進(jìn)行，則提供的理想功即為元索的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能?？諝庵兴臍怏w組分在298.15K下達(dá)到飽和濕空氣中相應(yīng)的分壓時(shí)的化學(xué)有效能為零。因此這些氣體組分的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能就等于由0.101325MPa于298.15K下等溫膨脹到時(shí)的理想功，即：2)化合物的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能計(jì)算1)元素標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能的計(jì)算由于環(huán)境模型中的基準(zhǔn)物化85對(duì)于化學(xué)反應(yīng)式為化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量系數(shù)。

在298.15K、0.101325MPa下，單質(zhì)生成化合物時(shí)所提供的理想功即為該物系標(biāo)準(zhǔn)生成自由焓的變化的負(fù)值，即：化合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能應(yīng)等于組成化合物的單質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能之和減去生成反應(yīng)過程的理想功，即單質(zhì)j的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能化合物i的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能化合物i的標(biāo)準(zhǔn)生成自由焓對(duì)于化學(xué)反應(yīng)式為化學(xué)反應(yīng)的計(jì)量系數(shù)。在298.15K863)混合物的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能的計(jì)算理想氣體混合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能可用各純組分的標(biāo)推摩爾化學(xué)有效能及混合物的組成來計(jì)算，即：純組分i的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能混合物的標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能對(duì)于液體混合物，假定其為理想溶液，則上式仍然適用。若為非理想溶液，則其標(biāo)準(zhǔn)摩爾化學(xué)有效能為：3)混合物的標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)有效能的計(jì)算理想氣體混合物的標(biāo)準(zhǔn)877.6.4無效能（Anery）概念：給定環(huán)境下能量中不能轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ牟糠謱?duì)恒溫?zé)崃縌無效能部分環(huán)境溫度下某狀態(tài)焓H，可以根據(jù)穩(wěn)定流動(dòng)過程的物系有效能計(jì)算式求取無效能部分系統(tǒng)總能量等于有效能加無效能節(jié)能的正確意義在于節(jié)約有效能7.6.4無效能（Anery）概念：給定環(huán)境下能量中不能轉(zhuǎn)887.7有效能平衡方程與有效能損失7.7.1有效能平衡方程7.7有效能平衡方程與有效能損失7.7.1有效能平衡方程89對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)可逆過程，，有效能是守恒的對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)不可逆過程系統(tǒng)有效能減少無效能增加定義有效能效率理想功有效能對(duì)于穩(wěn)定流動(dòng)可逆過程，，有效能是守恒的907.7.2有效能損失有效能為非守恒量，系統(tǒng)有效能損失包含兩部分①內(nèi)部損失：即由系統(tǒng)內(nèi)部各種不可逆因素造成的有效能損失②外部損失：即通過各種途徑散失和排放到環(huán)境介質(zhì)中去的有效能損失。有效能損失不等于能量損失能量是守恒的，通常能量損失僅指過程中某一系統(tǒng)的有效能和無效能總量損失注意：實(shí)際工作經(jīng)常將能量概念和有效能概念等同敘述，要區(qū)別對(duì)待。7.7.2有效能損失有效能為非守恒量，系統(tǒng)有效能損失包含兩917.8化工過程能量分析及合理用能化工過程能量分析的任務(wù)①確定過程中能量損失或有效能損失的大小、原因及其分布②確定過程的效率化工過程能量分析方法能量平衡分析法熵平衡分析法有效能平衡分析法層次要求越來越高7.8化工過程能量分析及合理用能化工過程能量分析的任務(wù)①927.8.1能量平衡分析法能量平衡分析法根據(jù)能量平衡方程確定過程的能量損失和能量的利用率步驟①確定出入系統(tǒng)的各種物流量和狀態(tài)參數(shù)、熱流量和功流量②確定過程的能量損失和熱力學(xué)第一定律效率③確定循環(huán)過程的熱力學(xué)效率形式以進(jìn)入系統(tǒng)的全部能量為基礎(chǔ)的能量平衡以供給系統(tǒng)的能量為基礎(chǔ)的能量平衡7.8.1能量平衡分析法能量平衡分析法根據(jù)能量平衡方程確定93(1)以進(jìn)入系統(tǒng)全部能量為基礎(chǔ)的能量平衡進(jìn)入系統(tǒng)的能量：一次能源和二次能源的供給能原料等帶入系統(tǒng)的輸入能系統(tǒng)輸出的能量：產(chǎn)品帶出系統(tǒng)的輸出能離開系統(tǒng)的排出能回收能系統(tǒng)的能量平衡方程(1)以進(jìn)入系統(tǒng)全部能量為基礎(chǔ)的能量平衡進(jìn)入系統(tǒng)的能量：一次94(2)以供始系統(tǒng)的能源能量為基礎(chǔ)的能量平衡目的在于考察能源供給系統(tǒng)的能量利用情況(2)以供始系統(tǒng)的能源能量為基礎(chǔ)的能量平衡目的在于考察能源95解：以每噸氨為計(jì)算基準(zhǔn)，忽略裝置的熱損失和驅(qū)動(dòng)水泵所需的軸功(即認(rèn)為，，)

4.0MPa、溫度為703K的過熱蒸汽。蒸汽通過透平作功，離開透平的乏汽壓力為，為323K時(shí)進(jìn)入廢熱鍋爐。試用能量平衡法計(jì)算此余熱利用裝置的熱效率。已知轉(zhuǎn)化氣的平均恒壓摩爾熱容為。

例7.7設(shè)有合成氨廠二段爐出口高溫轉(zhuǎn)化氣余熱利用裝置，如圖7-9。轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入及離開廢熱鍋爐的溫度分別為1273K和653K，轉(zhuǎn)化氣流量為5160