5牝工过祖的能量分析 51能量平衡方程 5.1.1能量守恒与转换 一切物质都具有能量,能量是物质固有的特性。通常,能量可分为两大类,一类是系统 蓄积的能量,如动能、势能和热力学能,它们都是系统状态的函数。另一类是过程中系统和 环境传递的能量,常见有功和热量,它们就不是状态函数,而与过程有关。热量是因为温度 差别引起的能量传递,而做功是由势差引起的能量传递。因此,热和功是两种本质不同且与 过程传递方式有关的能量形式 能量的形式不同,但是可以相互转化或传递,在转化或传递的过程中,能量的数量是守 桓的,这就是热力学第一定律,即能量转化和守恒原理。 体系在过程前后的能量变换△E应与体系在该过程中传递的热量Q与功W相等。 △E=Q+W 体系吸热为正值,放热为负值:体系得功为正值,对环境做功为负值。 51.2封闭体系的能量平衡方程 在闭系非流动过程中的热力学第一定律数学表达式为 AU=0+N 5.1.3稳态流动体系的能量平衡方程 稳态流动是指流体流动途径中所有各点的状况都不随时间而变化,系统中没有物料和能 量的积累。稳态流动系统的能量平衡关系式为 4H+4n2 +g=0+W H、Δu2/2、g厶、Q和ws分别为单位质量流体的焓变、动能变化、位能变化、与环 境交换的热量和轴功。使用上式时要注意单位必须一致。按照SI单位制,每一项的单位为 Jkgl。动能和位能的单位 kg kg 可逆条件下的轴功 5.1.4能量平衡方程的应用 (1)喷嘴与扩压管 喷嘴与扩压管的结构特点是进出口截面积变化很大。流体通过时,使压力沿着流动方 向降低,而使流速加快的部件称为喷嘴。反之,使流体流速减缓,压力升高的部件称为扩压 管。它们的同特点是无轴功,位能不变化,可以忽略和环境交换的换热,而动能变化显著 能量平衡方程可简化为 =-△H 流体通过焓值的改变来换取动能的调整5 化工过程的能量分析 5.1 能量平衡方程 5.1.1 能量守恒与转换 一切物质都具有能量，能量是物质固有的特性。通常，能量可分为两大类，一类是系统 蓄积的能量，如动能、势能和热力学能，它们都是系统状态的函数。另一类是过程中系统和 环境传递的能量，常见有功和热量，它们就不是状态函数，而与过程有关。热量是因为温度 差别引起的能量传递，而做功是由势差引起的能量传递。因此，热和功是两种本质不同且与 过程传递方式有关的能量形式。 能量的形式不同，但是可以相互转化或传递，在转化或传递的过程中，能量的数量是守 桓的，这就是热力学第一定律，即能量转化和守恒原理。 体系在过程前后的能量变换ΔE 应与体系在该过程中传递的热量 Q 与功 W 相等。 E = Q +W 体系吸热为正值，放热为负值；体系得功为正值，对环境做功为负值。 5.1.2 封闭体系的能量平衡方程 在闭系非流动过程中的热力学第一定律数学表达式为 U = Q +W 5.1.3 稳态流动体系的能量平衡方程 稳态流动是指流体流动途径中所有各点的状况都不随时间而变化，系统中没有物料和能 量的积累。稳态流动系统的能量平衡关系式为 Q Ws g z u H +  = +   + 2 2 ⊿ H、⊿ u2/2、g⊿ z、Q 和 Ws 分别为单位质量流体的焓变、动能变化、位能变化、与环 境交换的热量和轴功。使用上式时要注意单位必须一致。按照 SI 单位制，每一项的单位为 J·kg-1。动能和位能的单位 kg J kg N m kg s kg m s m =  =   = 2 2 2 2 可逆条件下的轴功 2 1 P R P W VdP =  5.1.4 能量平衡方程的应用 （1）喷嘴与扩压管 喷嘴与扩压管的结构特点是进出口截面积变化很大。流体通过时，使压力沿着流动方 向降低，而使流速加快的部件称为喷嘴。反之，使流体流速减缓，压力升高的部件称为扩压 管。它们的同特点是无轴功，位能不变化，可以忽略和环境交换的换热，而动能变化显著。 能量平衡方程可简化为 2 2 u H  = − 流体通过焓值的改变来换取动能的调整