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,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,第五章,分析基础,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,.,T,1,T,2,=300,K,E,Q,1,=1000 kJ,W,amx,=?,例如：,T,1,1500K,、,500K,、,300K,，,W,max,=,？,T,1,1500K,：,W,max,800 kJ,T,1,500K,：,W,max,400 kJ,T,1,300K,：,W,max,0 kJ,W,max,=,c,Q,1, （,1,T,2,/,T,1,）,Q,1,Q,1,“,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,任何形式的能量,E,都由,火,用,和,火,无,两部分组成：,E,E,x,A,n,说明：,(1),A,n,0,：,E,可全部转化为有用功，如机械能、电能、风力、水力,(2),E,x,0,：,E,不能转化为有用功，如环境介质中的热能,(3),A,n,和,E,x,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，,A,n,和,E,x,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；,E,x,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；,A,n,Zoran rant: Exergos,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,T,S,A,nQ,E,xQ,T,Q,T,0,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,、,T,0,（,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,E,x,d,S,E,xQ,T,S,T,0,S,A,nQ,Q,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%,5.2.4,物质或物流,火,用,1,、闭口系工质物理,火,用（内能,火,用）,T,S,T,0,p,p,0,p,A,O,B,S,S,0,T,工质,（,p,，,T,） 环境（,p,0,，,T,0,）。,可逆过程做功最大，构造：,（,1,）定,S,膨胀（,A B,）,（,p,，,T,） （,p,，,T,0,） （,p,0,，,T,0,）,做功,W,1,定,S,膨胀,定,T,膨胀,做功,W,2,0,（,2,）定,T,膨胀（,B O,）,W,是最大功吗？,NO!,原因：,系统从状态,A O,，体积,V,V,0,，在,p,0,下排挤环境做功,:,p,0,(,V,-,V,0,),，无法利用，需扣除：,E,x,比内能,火,用：,注,：,（,1,）,e,x,为状态参数,（,2,）由状态,1,状态,2,，最大有用功为,:,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,w,max,=,？,(,环境,:0.1MPa, 25,空气,C,v,= 0.716 kJ/kg K),解,由,pv,=,RT,求出：,v,0,、,v,1,、,v,2,状态,1,的内能,火,用,e,x1,：,同理，求出状态,2,的内能,火,用,：,e,x2,w,max,=,e,x1,e,x2,= 114.5 kJ/kg,2,、开口系工质物理,火,用（焓,火,用）,稳流开口系工质焓,火,用：,工质从进口,（,p,，,T,） 出口（,p,0,，,T,0,）,所做的最大,技术功,。,（,p,，,T,）,（,p,，,T,0,） （,p,0,，,T,0,）,做功,W,t,1,定,S,膨胀,定,T,膨胀,做功,W,t,2,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,+,W,t,工质由状态,1,状态,2,能做的最大技术功：,5.3,火,用,损失,5.3.1,温差传热引起的,火,用 损失,假想热源,R,Q,2,W,T,0,T,A,Q,工质温度,Q,T,B,T,0,假想热源,Q,0,1,、若无温差,2,、有温差：可逆热机工作于,T,B,与,T,0,之间：,火,用 损失：,而熵产为：,同理：,5.3.2,摩擦引起的,火,用 损失,1-2-3-4-1,：可逆循环,p,S,T,0,Q,T,1,2,3,4,7,6,5,3,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：,W,l,=,Q,不可逆循环熵产：,火,用 损失：,综上，总,火,用 损失：,E,l,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。,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,：,作 业,P131,：,思考题,15,P131,：,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。,
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