第六章_化工过程热力学分析-学生课件.pptVIP

6.3.2 两种损失和两种效率 一、两种损失 1、能量损失：通过各种途径由体系排到环境中去的未能 利用的能量。 2、有效能损失： 内部损失：由于体系内部存在各种不可逆因素造成有效 能的损失（温度差、压差、浓度差、化学位差）。 外部损失：体系向环境排出的 能量中所含的有效能的损 失。 二、两种效率 6.3.2 两种损失和两种效率 1、第一定律效率 效率： EN：过程所期望的能量 EA：达到期望所消耗的能量 具体形式： 热功转化 传热过程 6.3.2 两种损失和两种效率 性能系数： 制冷系数： 制热系数： 缺点：分子分母是不同能级的能量，只能从数量上反映能 量利用情况，不能反映能量在质量上的利用情况，因此不 能作为衡量过程热力学完善性的指标。 6.3.2 两种损失和两种效率 2、第二定律效率 EXN：过程所期望的有效能。 EXA：达到期望所消耗的有效能。 （1）普遍有效能效率 EX+ ：进入体系的各种有效能流之和。 EX- ：离开体系的各种有效能流之和。 6.3.2 两种损失和两种效率 （2）热力学效率 产功： 耗功： 传热： 或： 优点：分子分母是同级别的能量，反映了能量在质量 上的利用情况，是衡量过程热力学完善性的量度。 6.3.3 热力学分析的基本方法汇总 一、过程热力学分析：用热力学的基本原理来分析和评价过 程基本任务，确定过程中能量或有效能的损失大小、原因及 分布情况，确定过程的效率，为确定节能措施、实现过程最 佳化提供依据。 二、三种过程热力学分析法： 三种过程热力学分析法： 能量衡算法、熵分析法、有效能分析法 1、能量衡算法：通过物料与能量衡算，确定过程的排出 能量与能量利用率，可求出设备的散热损失、理论热负荷、 可回收的余热量，电力损失的发热量等。 6.3.3 热力学分析的基本方法汇总 能量衡算法计算顺序：单体设备?整个体系 例6-16 设有合成氨厂二段炉出口高温转化气余热利用装置，见图，转 化气进入废热锅炉的温度为1000℃，离开时为380℃,其流量为 5160Nm3，可以忽略降温过程中压力变化。废热锅炉产生4MPa、 430 ℃ 的过热蒸汽，蒸汽通过透平作功。离开透平乏汽的压力为 0.01235MPa，其干度为0.9853。转化气在有关温度范围的平均等压 热容为36kJ·kmol·K-1。乏汽进入冷凝器用30 ℃的冷却水冷凝，冷凝水 用水泵打入锅炉进入锅炉的水温为50 ℃ ，试用能量衡算法计算此余 热利用装置的热效率。 6.3.3 热力学分析的基本方法汇总 转化气余热利用装置 透 平 1 ? 4 ? 3 ? ? 泵 废热锅炉 冷凝器 2 ? ? ? ? 5 6 8 7 冷却水 冷却水 例6-16 6.3.3 热力学分析的基本方法汇总 解：根据水蒸气表和已知状态点参数，查得各状态点有关参数为： 0.43690 125.79 30 0.10133 7 0.70380 209.33 50 0.01235 4 7.9679 2557.0 50 0.01235 3 6.8694 3283.6 430 4.000 2 0.70380 209.33 50 0.01235 1 s/kJ·kg-1·K-1 h/kJ·kg-1 温度/°C 压力/MPa 状态点 6.3.3 热力学分析的基本方法汇总 以1吨氨为计算基准，忽略有关设备的热损失和水泵消耗功。 （1）求产汽量G 对废热锅炉进行能量衡算，忽略热损失，则有： 其中： 6.3.3 热力学分析的基本方法汇总 水汽化吸热： （2）计算透平作功 对透平机进行能量衡算，忽略热损失，则有： （3）计算冷却水吸收热 对冷凝器进行能量衡算，忽略热损失，则有： （4）计算热效率 6.3.3 热力学分析的基本方法汇总 转化气余热回收装置能量衡算表 100.00 5.1416 ?106 100 5.1416 ?106 合计 76.37 3.9262?106 冷却水带热 23.63 1.2152?106 透平作功 100 5.1416?106 高温气余热 % 输出/ kJ ·（tNH3）-1 % 输入/ kJ ·（tNH3）-1 6.3.3 热力学分析的基本方法汇总 2、熵分析法：通过计算不可过程的熵产生量，确定过程的 有效能损失和热力学效率。即以第一定律和第二定律为基 础，通过物料和能量衡算，计算理想功和损失功，求出过程 的热力学效率。 例6-17 设有合成氨厂二段炉出口高温转化气余热利用装置，见图，转化 气进入废热锅炉的温度为1000℃，离开时为380℃,其流量为5160Nm3， 可以忽略降温过程中压力变化。废热锅炉产生4MPa、430℃的过热蒸 汽，蒸汽通过透平作功。离开透平乏汽的压力为0.01235MPa，其干度为 0.9853。转化气在