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1、第五章_能量衡算本章要求:掌握能量衡算的原理掌握能量衡算的基本方法主要内容:能量衡算的理论依据能量衡算的基本形式几个与能量衡算有关的重要物理量能量衡算的基本方法无化学反应过程的能量衡算化学反应过程的能量衡算第一节概述一、能量衡算的意义选择最佳操作条件,制定既经济又合理的能量消耗方案。二、能量衡算的理论依据热力学第一定律:能量既不能产生,也不能消灭三、能量衡算的应用主要应用在两种类型的问题上:一类是对使用中的装置或设备;另一类是在设计新装置或设备时。能量衡算的基础是物料衡算。只有在进行物料衡算后才能做出能量衡算。第二节能量的基本形式能量衡算和物料衡算类似,要用到守恒的概念,即要计算进入和离开特定
2、体系的能量值,因此必须分清不同形式的能量形式及表示的方法。由于能量存在有多种形式,因此能量衡算要比物料衡算复杂。一、位能(Bp)位能又秘热能,是物休由于在高度上的位移而具有的能量。其值出六小与钦体所在的力地有关,钧体在重力场中所具有的位能可用下式表示:下=m8Z第二节能量的基本形式分析:位能的大小和基准面有关,因此物体距基准面的高度差决定了位能的大小,当物体处于基准面上时其位能为零。由于多数化工生产过程基本上是在地表或接近地表的高度进行的,位能对整个能量衡算的影响一舱不大,除在计管物料的输送功率时物料的位能变化是不可忽略的外,在能量衡算中位能皆可忽略。葛*第二节能量的基本形式二、动能(E:由于
3、物体运动所具有的能量,称为动能,其值表示为:2771i=加物体的动能与物体运动速度的平方成正比,因此物体的运动速度对动能的影响较大,但在化工生产过程中物料的流动速度一般都不大,与其他能量相比较可以忽略,只有当物料经过喷嘴或锐孔形成高速的喷射流时,在能量衡算中动能的影响才比较明显其值不可以忽略。第二节能量的基本形式三、内能(U)内能表示除了宏观的动能和位能外物质所具有的能量,其大小与分子运动有关。对于纯组分物质,内能可表示成与温度和摩尔体积间的函数关系:RfCo7)我们只能计算内能的差,或计算相对于桅个参考态的内能,而无法计算内能的绝对值。口U,-U,=具Cu,dT第三节几个与能量衡算有关的重要
4、物理量一、热量(Q)当温度不同的两物体进行接触时,能量总是从热(温度高)的物体向冷(温度低的物体流动,这种由于温度差而引起传递的能量称为热量。环境对系统加的热为正,从系统中取出的热为负。热量的单位为焦耳(厂注意两点;第一,热量是一种能量的形式,是传递过程中的能量形式;第三,一定要有温度差或温度梯率,才会有热量的传递。第三节几个与能量衡算有关的重要物理量二、功(印)功是能量传递的一种形式。说明:环境对系统作功取为正值,系统对环境作功取为负值。热量的十位为焦耶(J)在化工生产过程中常见的有体积功、流动功及旋轲功的机械功等。功只是指被传递的热量,从热力学第二定律可知,务可以无条件地全部转化为热量。第三节几个与能量衡算有关的重要物理量三、焰(厅)焰与内能一样,都是热力学函数中的状态函数,是物质的一种容量性质,与温度压力有关。这种状态函数与过程的途径无关,只与所处的状态有关。通帘以物质的一定状态作为焰的基准态,树一状态下物质的焰等于该状态和焰基准态的焰差_热随温度、压力的变化关系反二一(7,p)d=兽dT+菩gpdH=74S+dp20恒温下两边同除以盅-。烈河卷用-国7c国卵/阜伟DP00Yd一cPdT夺v一r蕨Jd婀畜r_v一r矸惧心2397A=AH,+AHr=jnCod7+吡v_T茄d
