热力学第一定律对稳流过程的应用热力学第一定律对稳流过程的应用.pdfVIP

热力学第一定律对稳流过程的应用 热力学第一定律对稳流过程的应用 1. 稳流过程 许多化工生产是连续进行的, 物质连续流经设备和管道, 在流动方向的不同截面上系统的状态可以不同. 当达到稳定 状态时, 各截面上物质的性质应有完全确定的值, 它们不再随 时间而改变. 满足上述条件的流动过程称为稳流过程. 系统处于稳流过程时不会有物质或能量的积累. 00-8-1 1 2. 稳流过程热力学第一定律的数学式 系统能量的增量 Q + W ∑ ∑ ∑ 以下均以1kg 物质为例, 截面1处温度T , 压力p , 流 1 1 速u , 高度Z ; 截面2处温度T , 压力p , 流速u , 高度Z . 1 1 2 2 2 2 (1) 系统能量的增量 应考虑内能, 整体动能和整体重力势能3 方面能量的变化. 1 2 2 ∑系统能量的增量 (U −U ) + (u −u ) +g (Z −Z ) 2 1 2 2 1 2 1 某截面处物质的体积流 量 流速 u 该截面处的流道截面积 00-8-1 2 (2) 系统与环境交换的功 若不发生电化学反应, 一般有轴功和流动功两类. • 轴功: 系统通过涡轮机, 或泵, 压缩机等的轴与环境交换的 机械功, 用W(轴)表示. • 流动功: 系统受截面1 以外的物质(环境)推送进入系统的功 与系统推动截面2 以外的物质(环境)流出系统的功之和, 本 质上仍是机械功. 设两个截面处内外压差都为无限小, 可求 得流动功的总值为p V －p V . 1 1 2 2 (3)稳流过程热力学第一定律的数学式 1 U −U ) + (u −u ) +g(Z −Z ) Q +W(轴) +(p V −p V ) 2 1 2 2 1 2 1 1 1 2 2 1 2 ∆H + ∆u +g∆Z Q+W(轴) 2 上式即为稳流过程热力学第一定律的数学式. 各项单位J⋅kg －1. 00-8-1 3 3. 热力学第一定律对稳流过程应用举例 由式 1 2 ∆H + ∆u +g∆Z Q+W(轴) 2 (1) 当1kg反应气体通过一催化反应器时需交换热