[工学]热能转换与利用第二章课件.pptVIP

第二章 能量转换基础The second law of Energy conversion foundation 2–1 能量转换 2–2 能量平衡 2–3 （可用能） 2–4 的计算 2–5 平衡 2–6 损失计算 2–7 分析与火用效率 2–8 分析举例 2–9 分析的意义 本章知识点 1.理解能量转换与平衡； 2.理解 的概念、熟练 的计算、了解 的平衡、掌握 损失计算； 3.学会 分析，以及 分析的举例， 分析的意义。 本章重点 1.了解能量转换； 2.理解能量平衡； 3.掌握 的概念； 4.熟练各种 的计算包括温度 、潜热 、压力 、混合气体的 、化学 。 5.深入理解流动过程、混合过程、分离过程的 平衡。 6.掌握燃烧 损失、传热 损失、散热等 损失、燃烧产物带走的 损失的计算。 7.掌握 分析的方法，知道 效率的一般定义以及各 热工设备的 效率。 8.通过锅炉的热平衡与 平衡、钢材连续加热炉的热平衡与 平衡的例子进一步熟练 分析。 9.了解 的性质、 分析的作用、 分析的发展。 2–1 能量转换 钢铁企业中涉及到的主要能的形式有：热能、机械能、电能、化学能 在这四种工业生产中所利用的主要能量形式之间，相互转换的关系如下： 在实现能量转换时，对转换装置有以下几项基本要求： 1）转换效率要高。 2）转换速度要快。 3）具有良好的负荷调节性能。 4）满足环境的要求和经济上的合理 能量守恒定律： 输入能量-输出能量=储存能量的变化 对于封闭系统，热力学第一定律的表达式为 Q = ∆E + W ∆E表示储存能量的变化 Q表示输入的能量 W表示输出的功 稳定流动系统的能量平衡关系 2–2 能量平衡 （Hi + Qi + Wi ）-（ He + Qe + We ）= 0 Q= Qi – Qe 表示净输入的热量 W= We - Wi 表示净输出的热量 则：Q=（ He - Hi ）+W 对单纯的热设备，W=0 注：焓的绝对值是不能求得的。在计算各项焓值时，实际上是指该状态的焓值与基准状态下的焓的差值，并取基准状态下的焓值为0.所取基准状态不同，不影响平衡结果。但是，在同一平衡关系中，需注意基准状态的一致。 供给热设备的燃料实际是在炉内进行燃烧反应而释放出热量。因此对前平衡关系来说Qi =0 1kcal=4186J 1kWh=860kcal=3600kJ 2.3 （可用能） 根据能量可转换性的不同，可以把能量分为三类： 高级能：可以不受限制地完全转换的能量 中级能：具有部分转换能力的能量 低级能：完全没有转换能力的能量 热能属于第二类能量：它具有的可用能取决于它的状态参数（温度、压力等），同时与环境状态有关。当参数与环境相同，即与环境处于平衡状态时，其 值为零。但是，只要与环境处于不平衡状态，它就具有一定的 值。 为了衡量能量的可用性，提出以“可用能”或“ ”作为衡量能量质量的物理量。 的定义：在一定环境条件下，通过一系列的变化（可逆过程），最终达到与环境处于平衡时，所能做出的最大功。用Ex表示。 由此可见， 是指能量中的可用能那部分。即能量可分成“可用能”和“不可用能”两部分，将可用能称为 ；不可用能称为火无 2.3.1热量 热量是一个系统通过边界以传热的形式传递的能量。系统所传递的热量在给定环境条件下条件下，用可逆方式所能作出的最大功为该热量的 。 热量所能转变为功的数量与它的温度水平有关。根据卡诺定理，通过可逆热机它能转换的最大功比例是取决于卡诺热机的效率： 因此，有热量可能得到的最大功Wmax 为