工程热力学课件第5章火用分析基础.ppt
第五章 分析基础,蔑惟有锰滞辞缝妻镐洪娘袄赘拄逻十蒙旦幸乞咆踏了申豌原挑竭猩蹿刨敖工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,5.1,热一律：揭示能量转换中的数量守恒关系,热二律：各种能量不但有“量”的差别，还有“质”的差别.,例如：T11500K、500K、300K，Wmax=？,T11500K：Wmax 800 kJ,T1 500K：Wmax 400 kJ,T1300K：Wmax 0 kJ,Wmax=c Q1（1 T2/T1）Q1,Q1“量”相同，但“质”不同,各种能量的做功能力，不但与其数量多少有关，还与其质量高低有关。,如何度量能量的“质”呢？,引入：“火用”概念,狸乐店柠酋决落洋视触凉创十绣脊藉糟修框民近史娟胯揭唬瘸寨顺誉株士工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,任何形式的能量E都由 火用 和 火无 两部分组成：,EEx An,说明：,(1)An0：E 可全部转化为有用功，如机械能、电能、风力、水力,(2)Ex0：E 不能转化为有用功，如环境介质中的热能,(3)An 和 Ex都0：E 可部分转化为有用功，如热能、化学能、核能,(4)不同形态的能量或物质，处于不同状态时，An 和 Ex 比例不同,(5)引入 火用 参数的意义：,为评价能量的“量”和“质”提供了一个统一尺度；,形成了热系统火用平衡分析法，比能量平衡法更科学、更合理,火用（Exergy，有效能、可用能）：在给定的环境条件下，能量中可转化为有用功的最高份额。符号；Ex,火无（Anergy，无效能、不可用能）：在给定的环境条件下，能量中不可能转化为有用功的那部分。符号；An,Zoran rant:Exergos,栖伴圆渺惫趟邱阴庭块旨淬无妆中釉剂输污爷毕琢孟祈浸锅旷净沤胺附延工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,5.2 火用 值的计算,5.2.2 热量 火用 和冷量 火用,1、热量 火用,系统从高温热源T定温吸热Q，其火用=？,=卡诺循环所做的功,迹献闸鞘立枯整贬绘壮莆料割钝献挠语吃讽闲喘卉罩人劲册脑翌羌精邀黍工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,若系统温度T 变化，取微元循环微元卡诺循环,积分：,Q的 火无 值：,说明：,（1）热量 火用取决于：Q、T、T0,（2）热量 火用 为过程量,（3）热量 火无 除与环境温度有关外，还与S有关。,（4）热量 火用的正、负号与Q相同：吸热，系统获得了火用,堪蹈樊喘贩屯肩腹嘲腰胡肚酌吠熔斟仕捉骄瘸耀彤遏株崇丹买蝗版红洲恼工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,例1 热量火用 值计算,空气冷却器将200的空气定压冷却到40，问：每kg空气放出的热量最多能做多少功？（环境温度为25,空气Cp=1.004kJ/kg K为定值，）,解,分析：热源温度变化,负号：放出热量。该热量最多能做37 kJ/kg 的功,q有用的部分只占23%,箕旭熙噪呸钞涪躬狼筐脉宏墩假鳖沟遣冶搏氨崖庙苇庚陌吭亨衬亭舜蔷弯工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,5.2.4 物质或物流 火用,1、闭口系工质物理 火用（内能 火用）,（1）定S 膨胀（A B）,（2）定T膨胀（B O）,W是最大功吗？,NO!,荔疲鼎苯康矮浪挨嚼瞅玲主惩沥另且乳旷浅兴掸顶庶趾拜腋阁诲攒蔗取又工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,原因：系统从状态A O，体积V V0，在p0下排挤环境做功:p0(V-V0)，无法利用，需扣除：,Ex,比内能 火用：,注：,（1）ex为状态参数,（2）由状态1状态2，最大有用功为:,任霓搏庐妮兔镊韩谋瓣至兼绵柞涵循焚帘媒个蜂妥调庚款肥砖群疯杜囱幽工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,例2 内能火用 计算,空气由状态1(1 MPa,50)状态2(0.5 MPa,40)求wmax=？(环境:0.1MPa,25,空气Cv=0.716 kJ/kg K),解,由pv=RT 求出：v0、v1、v2,状态1 的内能火用 ex1：,同理，求出状态2的内能火用：ex2,wmax=ex1 ex2=114.5 kJ/kg,汹恩猫纱肢欠儒侵隆剖制氮桩般殿相衙我突媒伏皿哪仕敦垣账燎搂樟缠箔工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,2、开口系工质物理 火用（焓 火用）,是最大技术 功吗？,Yes!,推导过程与内能类似，不同的是：用公式 Q=H+Wt,工质由状态1 状态2能做的最大技术功：,荐婪支巡母糊怨融迷旁脏湍章侧疆构粤曝稚锚捂氢肥么吕乙垦皋罚假爱衙工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,5.3 火用 损失,5.3.1 温差传热引起的 火用 损失,1、若无温差,2、有温差：可逆热机工作于TB与T0之间：,火用 损失：,而熵产为：,同理：,剥持挞丧菜媳菠废荫浮汇优傣砾掉驰佣顺诀盟隧馒庭钳鸯彤诊尘瘁蚂肉园工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,5.3.2 摩擦引起的 火用 损失,1-2-3-4-1：可逆循环,若膨胀过程2-3不可逆：2-3，则Q 相同但循环1-2-3-4-1向低温热源多放热，即：少做功：,Wl=Q,不可逆循环熵产：,火用 损失：,综上，总 火用 损失：,警火峻爹鹃继郭狮礁晨儿甩得赤骡瑶越谱捂像孰习嫩脖泵侣蓉叭露塔运棉工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,5.3.3 能级、能量贬值原理,1、能级（）,定义：,机械能、电能：=1,热能：,环境热能：,2、能量贬值原理,孤立系：,能量贬值原理：,Gouy-Stodla公式,在不可逆过程中，能量的数量虽然不变，但火用值减少，即能量的“质量”降低。称为“能量贬值”,孤立系统中进行热力过程，火用只会减小不会增大，极限情况下（可逆）火用保持不变。,湛迄鲸钾赂事兑叛货嫂刮烤化从彪盏辑共铂轩搀勇辙壶吮刷心潦辗蚀株七工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,5.3 火用效率,1、定义：,2、与热效率的关系：,热力循环：,热效率：,热量火用：,际保宦卤炽甭扦扣颖荫戴励屉侯沦趾级毕榷煽脱元涧阴谣茧遭婆鲍叫耻滔工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,作 业,P131：思考题 15P131：习题：1、2,习题3：P39 第11题求同时存在温差和摩擦情况下的：（1）各温度下热量的火用值；（2）各不可逆过程的熵产和火用损失；（3）总熵产和总火用损失。,郎篓茬芦网崩债财遂许舱只湿风颐母悦凹鱼铬炉撤领淋深崭点蓑帽利棋鼓工程热力学课件第5章 火用分析基础工程热力学课件第5章 火用分析基础,
