火用分析基礎(chǔ)課件

內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧內(nèi)容回顧z級壓縮二級壓縮z級壓縮二級壓縮與單級壓縮相比多級壓縮有下列優(yōu)點：①排氣溫度低。②多級壓縮較單級省功。③多級壓縮由于每一級壓力比小，因而每一級的容積效率比單級壓縮為高，即氣缸行程容積的有效利用率高。④多級壓縮活塞上所受的最大氣體力較小，這是由于高壓級的氣缸直徑可以做得較小的緣故。與單級壓縮相比多級壓縮有下列優(yōu)點：①排氣溫度低。7.2火用值的計算熱量火用TST0ExQAnQ1234TST0ExQAnQT1234Q,T0一定，T

ExQ7.2火用值的計算熱量火用TST0ExQAnQ1234T三、閉口系統(tǒng)內(nèi)能火用內(nèi)能火用—閉口系統(tǒng)從給定狀態(tài)（p，T）可逆過渡到與環(huán)境相平衡的狀態(tài)（p0，T0）時，對外所能做出的最大有用功,以ExU表示.p0三、閉口系統(tǒng)內(nèi)能火用內(nèi)能火用—閉口系統(tǒng)從給定狀態(tài)（p，T）可閉口系統(tǒng)內(nèi)能的Ex與An

設(shè)一閉口系統(tǒng)（1kg），其狀態(tài)為

u1,s1,T1,p1,v1ww’w’’T0exu=?經(jīng)某可逆過程，與環(huán)境達到平衡，狀態(tài)為u0,s0,T0,p0,v0，過程中放熱q

,對外作功為w

假定q通過可逆熱機作功

w’w’’=w+w’閉口系統(tǒng)內(nèi)能的Ex與An設(shè)一閉口系統(tǒng)（1kg），其ww’ww’w’’T0

熱一律：

熱二律：

束縛能u1,s1,T1,p1,v1u0,s0,T0,p0,v0初態(tài)終態(tài)ww’w’’T0熱一律：熱二律：束縛能u1,s1ww’w’’T0

內(nèi)能ex：(有用功)

克服環(huán)境壓力p0u1,s1,T1,p1,v1ww’w’’T0內(nèi)能ex：(有用功)克服環(huán)境壓力p0閉口系統(tǒng)內(nèi)能的Ex與An的說明

1）閉口系的內(nèi)能u1-u0，只有一部分是exu

anu=u1-u0-exu=T0(s1-s0)-p0(v1-v0)

2）當環(huán)境p0,T0一定，exu是狀態(tài)參數(shù)

3）環(huán)境的內(nèi)能很大，但內(nèi)能exu=0

4）閉口系由1

2的可逆過程，工質(zhì)作的最大功閉口系統(tǒng)內(nèi)能的Ex與An的說明1）閉口系的內(nèi)能u1-u0，四、穩(wěn)定流動工質(zhì)的焓火用T0wsws’焓火用—忽略動能和位能變化,

工質(zhì)從初態(tài)（p，T）可逆過渡到與環(huán)境相平衡的狀態(tài)（p0，T0）時，工質(zhì)焓降(H-H0)可能做出的最大技術(shù)功,以ExH

表示.四、穩(wěn)定流動工質(zhì)的焓火用T0wsws’焓火用—忽略動能和位wsws’

ws’’T0流量1kg的工質(zhì)，初狀態(tài)為h1,s1,c1,z1exh=?經(jīng)穩(wěn)定流動，與環(huán)境達到平衡，狀態(tài)為h0,s0,c0,z0，過程中放熱為

,對外作功為ws假定

通過可逆熱機作功ws’

exh=

ws’’=

ws+

ws’1h0h1wsws’ws’’T0流量1kg的工質(zhì)，初狀態(tài)為exh=wsws’

ws’’T01

熱一律：

熱二律：

一般動、位能變化忽略

1初態(tài)h1,s1,c1,z1終態(tài)h0,s0,c0,z0wsws’ws’’T01熱一律：熱二律：一般動穩(wěn)定流動工質(zhì)的焓Ex與An的說明

1）穩(wěn)流工質(zhì)的焓h1-h0，只有一部分是exhanh=h1-h0-exh=T0(s1-s0)

2）當環(huán)境p0,T0一定，exh是狀態(tài)參數(shù)

3）當工質(zhì)狀態(tài)與環(huán)境相平衡，焓exh=0

4）由初態(tài)1

終態(tài)2的可逆過程，工質(zhì)作的最大功穩(wěn)定流動工質(zhì)的焓Ex與An的說明1）穩(wěn)流工質(zhì)的焓h1-h0若工質(zhì)宏觀運動動能及位能的變化較大不可忽略，穩(wěn)流工質(zhì)的作功能力與焓火用有什么差異？

穩(wěn)流工質(zhì)的作功能力應(yīng)計入工質(zhì)的動能差和位能差，此時穩(wěn)流工質(zhì)的作功能力稱為物流火用，物流火用與焓火用相差工質(zhì)的動能差和位能差。若工質(zhì)宏觀運動動能及位能的變化較大不可忽略，穩(wěn)流工質(zhì)的作功能7.3火用損失(作功能力損失)火用的基本含義是以環(huán)境為基準時系統(tǒng)的理論做功能力,它不是實際過程中系統(tǒng)作出的最大功,也不是系統(tǒng)由初態(tài)變化到與環(huán)境平衡狀態(tài)實際完成的有用功,即火用與實際過程功無關(guān).任何不可逆因素均引起功損失,即引起火用損失.7.3火用損失(作功能力損失)火用的基本含義是以環(huán)境為基準7.3.1溫差傳熱引起的火用損失TA環(huán)境T0Q0ExQAQRQ0′QRTBQExQBTA>

TB>7.3.1溫差傳熱引起的火用損失TA環(huán)境T0Q0ExQAQTA環(huán)境T0Q0ExQAQRQ0′QRTBQExQB

TST012341′

2′

3′

TA環(huán)境T0Q0ExQAQRQ0′QRTBQExQBTST7.3.2摩擦引起的火用損失T1T0RQ1Q2WIRW’Q1’Q2’假定Q1=Q1’，W>W’作功能力損失7.3.2摩擦引起的火用損失T1T0RQ1Q2WIRW’Q

TST0El12343′

TST0El12343′工質(zhì)因過程不可逆引起的作功能力的損失是過程熵產(chǎn)與環(huán)境介質(zhì)溫度的乘積。不論什么工質(zhì)，不論何種不可逆過程，也不論工質(zhì)溫度是高于還是低于環(huán)境溫度，工質(zhì)的作功能力的損失均可用此式計算。

注意！工質(zhì)因過程不可逆引起的作功能力的損失是過程熵產(chǎn)與環(huán)境介質(zhì)溫度7.3.3能級與能量貶值原理能級機械能和電能的能級為1.對熱量:能級越高,能量的可利用程度越大.能量貶值原理:在不可逆過程中,雖然能量的數(shù)量不變,但火用減少了,能級降低了,即能量的品質(zhì)下降了.7.3.3能級與能量貶值原理能級機械能和電能的能級為1.對7.4火用方程②-

①，得①②

1.開口系統(tǒng)的火用平衡方程7.4火用方程②-①，得①②1.開口系統(tǒng)的火用平衡方程若有多股流體進出，則火用方程表明，系統(tǒng)提供的熱量火用與工質(zhì)焓火用之和等于系統(tǒng)完成的技術(shù)功與火用損失之和。積分得若有多股流體進出，則火用方程表明，系統(tǒng)提供的熱量火用與工質(zhì)焓同理，閉口系統(tǒng)的火用平衡方程為：同理，閉口系統(tǒng)的火用平衡方程為：7.5火用效率與熱效率熱力系統(tǒng)①

②

7.5火用效率與熱效率熱力系統(tǒng)①②動力裝置耗功裝置WsEx1Ex2QT0②

動力裝置耗功裝置WsEx1Ex2QT0②換熱設(shè)備加熱m熱1234m冷②

換熱設(shè)備加熱m熱1234m冷②熱力循環(huán)的熱量火用效率為火用效率是一種相對效率，它反映了實際過程偏離理想可逆過程的程度。熱力循環(huán)的熱量火用效率為火用效率是一種相對效率，它反映了實際7.6熱經(jīng)濟學

20世紀60年代以來，在節(jié)能領(lǐng)域產(chǎn)生了將火用分析法與經(jīng)濟因素及優(yōu)化理論有機結(jié)合的熱經(jīng)濟學，即除了研究體系與自然環(huán)境之間的相互作用外，還要研究一個體系內(nèi)部的經(jīng)濟參量與環(huán)境經(jīng)濟參量之間的相互作用。

一般來說，第一定律和第二定律分析法，在方案比較中僅能給出一個參考方向，而不能得出具體結(jié)論。而熱經(jīng)濟學分析法可以直接給出結(jié)果，這種方法特別適用于解決大型、復雜的能量系統(tǒng)分析、設(shè)計和優(yōu)化。

7.6熱經(jīng)濟學20世紀60年代以?火用值計算?火用損失?火用方程?火用效率第七章小結(jié)重點了解?火用值計算第七章小結(jié)重點了解第七章完第七章完閉口系統(tǒng)內(nèi)能的Ex舉例1kg空氣，由p1=50bar,t1=17oC,膨脹到p2=40bar,t2=17oC,已知p0=1bar,t0=17oC求：該膨脹過程對外界的最大有用功閉口系統(tǒng)內(nèi)能的Ex舉例1kg空氣，由p1=50bar,t1閉口系統(tǒng)內(nèi)能的Ex舉例1kg空氣，由p1=50bar,t1=17oC,膨脹到p2=40bar,t2=17oC,已知p0=1bar,t0=17oC求：該膨脹過程對外界的最大有用功閉口系統(tǒng)內(nèi)能的Ex舉例1kg空氣，由p1=50bar,t1穩(wěn)定流動工質(zhì)的焓