大学物理化学授看葱挛热能的可用性及火用分析本科专业市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx
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1、Sunday,October 10,第六章第六章 热能可用性及火用分析热能可用性及火用分析1第六章第六章 热能可用性及热能可用性及 分析分析6-1 热能可用性及热能可用性及 基本概念基本概念6-2 6-2 值计算值计算值计算值计算6-3 热力过程热力过程 分析分析6-4 效率效率Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright-Aspose Pty Ltd.第第1页页Sunday,October 10,第六章第六章 热能可用性及火用分析热能可用性及火用分析2热能可用性讨
2、论及热能可用性讨论及 分析意义分析意义 用来描述能量可用性热力学参数为用来描述能量可用性热力学参数为 ,它表示各种形态能量中,它表示各种形态能量中所包含能够转换为功能量多少。所包含能够转换为功能量多少。利用利用 概念来分析热力学问题,能够说明能量转换和传递过程概念来分析热力学问题,能够说明能量转换和传递过程中其数量和质量改变关系。中其数量和质量改变关系。热力学第二定律说明了能量转换条件、方向和程度,揭示了在热力学第二定律说明了能量转换条件、方向和程度,揭示了在转换为功能力上或者说在能量质量上,热能和其它形式能相比其品转换为功能力上或者说在能量质量上,热能和其它形式能相比其品位较低,即热能不可能
3、连续地全部转换为功,且温度越低热能其能位较低,即热能不可能连续地全部转换为功,且温度越低热能其能够转变为功能量就越少,即其可用性较差,这正是热能和其它形式够转变为功能量就越少,即其可用性较差,这正是热能和其它形式能所不一样特殊属性。能所不一样特殊属性。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright-Aspose Pty Ltd.第第2页页Sunday,October 10,第六章第六章 热能可用性及火用分析热能可用性及火用分析36-1 热能可用性及热能可用性及 基本概
4、念基本概念 热量转变为功能力:热量转变为功能力:在在两两热热源源间间工工作作热热机机,其其循循环环热热效效率率最最大大值值等等于于卡卡诺诺循循环环热热效效率率。在在一一定定环环境境中中,低低温温热热源源可可到到达达最最低低温温度度为为环环境境温温度度T0,所所以以当供热热源温度为当供热热源温度为Tr,从该热源吸热热机循环最高热效率为,从该热源吸热热机循环最高热效率为 当吸热量为当吸热量为 时,经过热机循环而转换为功最大限额,即时,经过热机循环而转换为功最大限额,即热量热量转变为功能力转变为功能力为为 Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.
5、NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright-Aspose Pty Ltd.第第3页页Sunday,October 10,第六章第六章 热能可用性及火用分析热能可用性及火用分析4 可用能可用能能够连续地全部转变为功能;能够连续地全部转变为功能;不可用能不可用能不可能转变为功能。不可能转变为功能。Ex/J能量中能够连续地全部转变为有用功部分能量中能够连续地全部转变为有用功部分能量能量;An/J能量中不可能转变为有用功那部分能量中不可能转变为有用功那部分能量能量。有用功有用功功量中能够被有效利用部分;功量中能够被有效利用部分;无用功无用功因为系统容积改变而对周围
6、环境支付功,这部分功量因为系统容积改变而对周围环境支付功,这部分功量消耗于环境中而不能被利用。消耗于环境中而不能被利用。按能量转变为有用功可能性,将能量分为:按能量转变为有用功可能性,将能量分为:按是否能够被有效利用,功量被分为:按是否能够被有效利用,功量被分为:按照转变为功可能性,能够把能分为:按照转变为功可能性,能够把能分为:Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright-Aspose Pty Ltd.第第4页页Sunday,October 10,第六章第六章 热
7、能可用性及火用分析热能可用性及火用分析5 系统中能量系统中能量E 可分为可分为 和和 两部分:两部分:对于确定热力学系统,系统中能量对于确定热力学系统,系统中能量 就是系统由该状态可逆地就是系统由该状态可逆地改变到与给定环境状态相平衡时所作最大有用功。改变到与给定环境状态相平衡时所作最大有用功。为了确定不一样形式、不一样状态能量作功效力,即确定能量为了确定不一样形式、不一样状态能量作功效力,即确定能量 值,需要明确基准状态。值,需要明确基准状态。普通以环境状态为基准状态,在该状态下普通以环境状态为基准状态,在该状态下 值为零。值为零。一样,系统中一样,系统中单位质量单位质量能量能量e 可表示为
8、可表示为其其中中,ex为为单单位位工工质质 ,称称为为比比 (J/kg);an为为单单位位工工质质 ,称称为为比比 (J/kg)。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright-Aspose Pty Ltd.第第5页页Sunday,October 10,第六章第六章 热能可用性及火用分析热能可用性及火用分析66-2 值计算值计算一、热量一、热量 在在环环境境温温度度T0确确定定条条件件下下,热热量量Q中中最最大大可可能能转转变变为为有有用用功功部部分称为分称为热量热量
9、 ,以,以Ex,Q 表示。表示。假假设设温温度度为为T热热源源,向向温温度度为为T0环环境境传传递递热热量量Q,则则该该热热量量 值值等等于于在在热热源源温温度度T与与环环境境温温度度T0之之间间工工作作可可逆逆热热机机所所能能作作出出最最大大有有用功(循环净功),即用功(循环净功),即 热量热量 可表示为可表示为Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright-Aspose Pty Ltd.第第6页页Sunday,October 10,第六章第六章 热能可用性及火用分
10、析热能可用性及火用分析7 由上述讨论可见:由上述讨论可见:热量热量 是热量是热量Q所能转换最大有用功,其值取决于热量大小、所能转换最大有用功,其值取决于热量大小、热源温度和环境温度。热源温度和环境温度。环境温度确定时,单位质量工质热量环境温度确定时,单位质量工质热量 值就仅仅是热源温度值就仅仅是热源温度T单值函数。单值函数。T越高,越高,值就越大,值就越大,T越低,越低,值就越小;当值就越小;当T=T0时,时,值等值等于零。于零。可见,高温下热能含有更大可用性,含有更大转变为有用功能可见,高温下热能含有更大可用性,含有更大转变为有用功能力。力。与热量一样,热量与热量一样,热量 和和 大小能够在
11、大小能够在T-s图上以对应面积来表示。图上以对应面积来表示。Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright-Aspose Pty Ltd.第第7页页Sunday,October 10,第六章第六章 热能可用性及火用分析热能可用性及火用分析8二、闭口系统工质二、闭口系统工质 任意状态任意状态1闭口系统中工质作功效力,即闭口系统中工质作功效力,即可逆功可逆功为为 在闭口系统和环境组成孤立系统中,闭口系统内工质由所处状在闭口系统和环境组成孤立系统中,闭口系统内工质由所处状态
12、可逆改变到环境状态所能作出态可逆改变到环境状态所能作出最大有用功最大有用功称为该工质称为该工质 。可逆可逆绝热过程绝热过程1-a中,工质所作可逆功为中,工质所作可逆功为 可逆可逆定温过程定温过程a-0中,工质所作可逆功为中,工质所作可逆功为其中其中即即Evaluation only.Created with Aspose.Slides for.NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0.Copyright-Aspose Pty Ltd.第第8页页Sunday,October 10,第六章第六章 热能可用性及火用分析热能可用性及火用分析9 综合上述各式,可得任意状态闭口系统中工
13、质作功效力,即可综合上述各式,可得任意状态闭口系统中工质作功效力,即可逆功为逆功为 因因为为系系统统总总是是处处于于一一定定周周围围环环境境中中,当当闭闭口口系系统统体体积积膨膨胀胀对对外外作作功功时时,必必因因推推进进压压力力为为p0周周围围物物质质发发生生位位移移,而而消消耗耗功功p0(V0-V1),故实际上可利用有效作功效力为,故实际上可利用有效作功效力为 这这是是在在一一定定环环境境条条件件下下,给给定定状状态态时时系系统统作出有效功最大能力,称为作出有效功最大能力,称为最大有用功最大有用功。则则Evaluation only.Created with Aspose.Slides fo
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