流体的热力学性质

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1、流体的热力学性质1各章之间的联系ˆVss化pypxiiiiii工热力学的任务(,M,Gfˆ,ˆ,a,)iiiiii2焓和熵的作用§生活和生产中时时处处都离不开能量的转换和利用。如蒸汽动力循环、制冷循环。§化工过程更是一个以能量为源泉和动力将原料加工成为产品的过程。Ø能量的转换、利用、回收、排放，构成了化工过程用能的特点和规律。§化工热力学的两大任务之一就是过程的热力学分析。Ø能量衡算，计算过程实际消耗的热、机械功、电功等。Ø分析能量品位变化，指明能耗的薄弱环节。3什么是流体的热力学性质？§流体

2、的热力学性质包括气体、液体的ØT、P、V、Cp、CvØU、H、S、A、G，f等。§按其来源分类Ø⑴可直接测量的：P，V，T等；Ø⑵不能直接测量的：U，H，S，A，G等；Ø⑶可直接测量，也可推算的：Cp，Cv，z，κ，β，µJ等。4热力学最基本性质有两大类P,V,T,Cp,x（物质）U,H,S,G（能量）从容易获得的物性数据（P、V、T、x）来推算较难测定的数据易测（H，U，S，G）难测!但存在问题：1)有限的P-V-T数据，无法全面了解流体的P-V-T行为；2)离散的P-V-T数据，不便于求导和积分，无法获

3、得数据点以外的P-V-T和H，U，S，G数据。v如何解决？5化工热力学的两大任务给出物质有效利用极限给出能量有效利用极限相平衡P,T,x,y焓平衡U,H,S,G(难测）汽相液相由P-V-T，X得到（易测）经验型H=H（P,T）???U=U（P,T）???状态方程EOS活度系数模型γi热力学基本关系式6Maxwell关系式焓平衡数据S,H,U,G倒底有什么用？§1、怎样去除酒精中的甲醇？§2、精馏塔的设计Ø再沸器多大？Ø需通入多少蒸汽？§如何移走放热反应中的热量？移走多少？''总物料衡算FVLVL''

4、热量衡算FIVI'LIVILI'FVLVL结论：§热量衡算是化工反应与分离中最重要的计算。§焓平衡数据S,H,U,G是关键的数据。7精馏每一块塔板上均有能量的交换和组成变化BTGLAxBB8A③多元相平衡数据是设计、生产操作和产品质量控制必不可少的，尤其是产品众多、分离要求高的石油化工更是如此。Ø产品分离：设备投资50~90%；能量60~90%。Ø精馏塔的设计总物料衡算''FVLVL热量衡算''FIFVIV'LILVIVLIL'xx9xWFD2HgZuQW2s焓变位能变

5、动能变化化上一内容下一内容²回主目录喷嘴透平机混合装置扩压管压缩机节流阀换热装置上一内容下一内容²回主目录2HgZuQWs2•应用中的简化1）流体通过压缩机、膨胀机∵u2≈0，gZ≈0∴H=Q+Ws——稳流过程中最常用的公式若绝热过程Q=0，Ws=H=H2-H1高压高温蒸汽带动透平产生轴功。上一内容下一内容²回主目录2HgZuQWs22）流体通过换热器、管道、混合器∵Ws=0，u2=0，gZ=0∴H=Q——用于精馏、蒸发、吸收、结晶过程Ø如发生化学反应，相变化，温度

6、变化时，与环境交换的热量（反应热，相变热，显热）等于体系的焓差。化学反应反应热Q相变化相变热体系状态变化，如H温度变化显热上一内容下一内容²回主目录2HgZuQWs23）流体通过节流阀门或多孔塞，如节流膨胀或绝热闪蒸过程。∵Ws=0，u2=0，gZ=0，Q=0∴H=0Ø冷冻过程是节流过程，焓未变但温度降低上一内容下一内容²回主目录§6.3.1蒸汽压缩制冷循环通过冰箱散热片q向大气排出q22冷却器24节流压缩机阀蒸发器15冰箱冷冻15q0室提供q03、蒸汽压缩制冷循环——几个重要指标1）

7、单位制冷量q0(在蒸发器中吸收的热量)q0H1H5H1H4(KJ/Kg)Qq222）制冷剂循环量m0,Kg/hq043Q0—制冷装置制冷能力,KJ/h3）压缩机消耗的功（单位制冷剂）TWsH2H1，KJ/Kg514）压缩机消耗的功率q0Q0mWsPTmWs,KJ/h＝,KJ/h,kW3600qHHS0145）制冷系数WsH2H16）冷凝器放16热量q2H2H4，KJ/Kg2HgZuQWs24）流体通过喷嘴获得高速气体（超音速）例：火箭、化工生产中的喷射器。∵Q

8、=0，gZ=0，Ws=0∴H=-u2/2；u2>>u1u2(HH)212上一内容下一内容²回主目录S0不可逆0总可逆0WTS0L0总损失功：与1）环境温度T0；2）总熵变有关过程的不可逆性越大，△S总越大，WL就越大，因此应尽可能降低过程的不可逆性。上一内容下一内容²回主目录第三章内容19§3.1热力学性质间的关系20dUTdSPdV（1）dHTdSVdP（2）dASdT