第6章_2热力学分析-1
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因过程绝热，Q＝0。忽略动能、位能的变化，根据热力学第 一定律，过程产生的轴功为
Ws H mh 1680 (2677.6 3287.8)
1025136kJ h -1 284.8kW
对于产功过程，热力学效率可按下式计算，即
Ws 284.8 a 0.8255 82.55% Wid 345.0
8
1. 传热过程的不可逆损耗功来自热的温差。
换热器高温流体给出 QH，低温时得到 QL , 且 QH QL Q 则传热过程的热损耗为 T0 WL QH 1 T H T0 T0 QL 1 T T T TH TL Q L H L
下午6时20分
与环境交换 的热
Qsur Q Q T0 S sur T0 T0
Wid Ws T0 S sys T0 S sur WL T0 S sys T0 S sur T0 St T0 S g
5
6-3 某厂有输送90℃热水的管道，由于保温不良，到使用单位时，
s1＝6.9101
Wid H T0 S m(h T0 s)
m[(h2 h1 ) T0 (s2 s1 )]
1680 [(2677.6 3287.8) 298.15 (7.3429 6.9101)] 1241922.1kJ h -1 345.0kW
第6章 热力学分析
理想功：→热力学效率
Wid H T0 S m(h T0 s)
1
6-1 某水蒸气动力装置，进入水蒸气透平的水蒸
h 气流量为1680 kg ，温度为 430℃，压力为
-1
3.727MPa。水蒸气经透平绝热膨胀对外作功。 产功后的乏汽为0.1049MPa的饱和水蒸气。求水 蒸气经透平机的理想功和热力学效率。已知大气 温度为25 ℃。
蒸汽经透平的理想功与热力学效率分别为345.0kW和82.55％。
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2、不可逆过程的损耗功WL
WL Wid Ws 恒质量流体为计算基准 Wid T0 S sys hsys Ws Q hsys Wid Ws T0 S sys Q
S sur
高乌－斯托 多拉公式
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解：由附表3用插值法求得P2＝0.1049MPa时饱和水蒸气的温
度，T2＝101.0℃。此状态下的焓和熵也可以用插值法得到，即 h2＝2677.6 ， s2＝7.3429 从附表3再用插值法查P1＝3.727MPa，T1＝430℃的过热蒸汽 的焓和熵，得
h1＝3287.8 ，
则蒸汽经透平的理想功为：
q h h2 h1 292.98 376.92
＝-83.94
过程的损耗功：
kJ kg-1
q WL T0 (Ssys S sur ) T0 [( s2 s1 ) ] T0
13.1 kJ kg-1
83.94 298.15 [(0.9549 1.1925) ] 298.15
C C 气进口温度为38℃，设在此温度范围内， pmh pms
=1.005kJ/(kg· K) 。试计算此预热器的损耗功与热力学效率。
已知大气温度为25℃，预热器完全保温。
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解：
H mH C ( T T ) m C pmh, H 2, H 1, H L pmh, L (T2, L T 1, L ) 0
⑵ 损失功正比于两流体的传热温差
wk.baidu.com
⑶ 损失功与两流体的温度乘积成反比，即低温传热比
高温传热损失功大。
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换热过程的热力学效率为（TH、TL均大于T0）
T0 QL 1 T W Wid高 WL id低 L a Wid高 T0 Wid高 QH 1 T H
若TH、TL为变量，则用平均温度 THm、TLm替代 T0 THm TLm Q WL THm TLm
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T2 T1 Tm ln T2 / T1
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注意： ⑴ 即使换热器无散热损失，即热流体放出的热量全部被
冷流体吸收，仍然会有损失功。这是由于高温热量变成了
低温热量，做功能力下降，能量贬值。
水温已降至70℃。试求水温降低过程的热损失和热耗功。大气
温度为25℃。
【解】 从附表3分别查得70℃和90℃时饱和液体水的焓和熵为
70℃时：h2＝292.98 90℃时：h1＝376.92 ， s2-1 ＝0.9549 kJ kg ， s2-1 ＝1.1925 kJ kg
kJ kg-1 K-1 kJ kg-1 K-1
故根据理想功的定义，过程的理想功为
Wid (h1 h2 ) T0 (s2 s1 )
＝（376.92－292.98）＋298.15×（0.9549－1.1925） ＝13.1
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kJ kg-1
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忽略动能和位能的变化，有
h q ws
因无轴功交换，ws＝0，故过程的热损失q为
在管道中每输送1kg热水，因保温不良，热损失为83.94kJ， 损耗功为13.1kJ。这就是说，本来83.94kJ的热量通过卡诺机可 提供 13.1kJ 的功，但因热损失而使13.1kJ的功也消耗掉。 下午6时 20分
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6.2 化工单元过程的热力学分析
传热过程
流体流动过程
分离过程 化学反应过程
下午6时20分
对可逆的无温差的传热过程，若无散热损失，则ηa=1； 对不可逆有温差的传热过程，ηa<1
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6－7 设在用烟道气预热空气的预热器中，通过的烟道气和
空气的压力均为常压，其流量分别为45000kg/h和 42000kg/h 。烟道气进入时的温度为315℃，出口温度为
C C 200℃。设在此温度范围内， K) 。空 pmh pms =1.090kJ/(kg·
因过程绝热，Q＝0。忽略动能、位能的变化，根据热力学第 一定律，过程产生的轴功为
Ws H mh 1680 (2677.6 3287.8)
1025136kJ h -1 284.8kW
对于产功过程，热力学效率可按下式计算，即
Ws 284.8 a 0.8255 82.55% Wid 345.0
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1. 传热过程的不可逆损耗功来自热的温差。
换热器高温流体给出 QH，低温时得到 QL , 且 QH QL Q 则传热过程的热损耗为 T0 WL QH 1 T H T0 T0 QL 1 T T T TH TL Q L H L
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与环境交换 的热
Qsur Q Q T0 S sur T0 T0
Wid Ws T0 S sys T0 S sur WL T0 S sys T0 S sur T0 St T0 S g
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6-3 某厂有输送90℃热水的管道，由于保温不良，到使用单位时，
s1＝6.9101
Wid H T0 S m(h T0 s)
m[(h2 h1 ) T0 (s2 s1 )]
1680 [(2677.6 3287.8) 298.15 (7.3429 6.9101)] 1241922.1kJ h -1 345.0kW
第6章 热力学分析
理想功：→热力学效率
Wid H T0 S m(h T0 s)
1
6-1 某水蒸气动力装置，进入水蒸气透平的水蒸
h 气流量为1680 kg ，温度为 430℃，压力为
-1
3.727MPa。水蒸气经透平绝热膨胀对外作功。 产功后的乏汽为0.1049MPa的饱和水蒸气。求水 蒸气经透平机的理想功和热力学效率。已知大气 温度为25 ℃。
蒸汽经透平的理想功与热力学效率分别为345.0kW和82.55％。
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2、不可逆过程的损耗功WL
WL Wid Ws 恒质量流体为计算基准 Wid T0 S sys hsys Ws Q hsys Wid Ws T0 S sys Q
S sur
高乌－斯托 多拉公式
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解：由附表3用插值法求得P2＝0.1049MPa时饱和水蒸气的温
度，T2＝101.0℃。此状态下的焓和熵也可以用插值法得到，即 h2＝2677.6 ， s2＝7.3429 从附表3再用插值法查P1＝3.727MPa，T1＝430℃的过热蒸汽 的焓和熵，得
h1＝3287.8 ，
则蒸汽经透平的理想功为：
q h h2 h1 292.98 376.92
＝-83.94
过程的损耗功：
kJ kg-1
q WL T0 (Ssys S sur ) T0 [( s2 s1 ) ] T0
13.1 kJ kg-1
83.94 298.15 [(0.9549 1.1925) ] 298.15
C C 气进口温度为38℃，设在此温度范围内， pmh pms
=1.005kJ/(kg· K) 。试计算此预热器的损耗功与热力学效率。
已知大气温度为25℃，预热器完全保温。
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解：
H mH C ( T T ) m C pmh, H 2, H 1, H L pmh, L (T2, L T 1, L ) 0
⑵ 损失功正比于两流体的传热温差
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⑶ 损失功与两流体的温度乘积成反比，即低温传热比
高温传热损失功大。
下午6时20分 10
换热过程的热力学效率为（TH、TL均大于T0）
T0 QL 1 T W Wid高 WL id低 L a Wid高 T0 Wid高 QH 1 T H
若TH、TL为变量，则用平均温度 THm、TLm替代 T0 THm TLm Q WL THm TLm
下午6时20分
T2 T1 Tm ln T2 / T1
9
注意： ⑴ 即使换热器无散热损失，即热流体放出的热量全部被
冷流体吸收，仍然会有损失功。这是由于高温热量变成了
低温热量，做功能力下降，能量贬值。
水温已降至70℃。试求水温降低过程的热损失和热耗功。大气
温度为25℃。
【解】 从附表3分别查得70℃和90℃时饱和液体水的焓和熵为
70℃时：h2＝292.98 90℃时：h1＝376.92 ， s2-1 ＝0.9549 kJ kg ， s2-1 ＝1.1925 kJ kg
kJ kg-1 K-1 kJ kg-1 K-1
故根据理想功的定义，过程的理想功为
Wid (h1 h2 ) T0 (s2 s1 )
＝（376.92－292.98）＋298.15×（0.9549－1.1925） ＝13.1
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kJ kg-1
6
忽略动能和位能的变化，有
h q ws
因无轴功交换，ws＝0，故过程的热损失q为
在管道中每输送1kg热水，因保温不良，热损失为83.94kJ， 损耗功为13.1kJ。这就是说，本来83.94kJ的热量通过卡诺机可 提供 13.1kJ 的功，但因热损失而使13.1kJ的功也消耗掉。 下午6时 20分
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6.2 化工单元过程的热力学分析
传热过程
流体流动过程
分离过程 化学反应过程
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对可逆的无温差的传热过程，若无散热损失，则ηa=1； 对不可逆有温差的传热过程，ηa<1
下午6时20分
11
6－7 设在用烟道气预热空气的预热器中，通过的烟道气和
空气的压力均为常压，其流量分别为45000kg/h和 42000kg/h 。烟道气进入时的温度为315℃，出口温度为
C C 200℃。设在此温度范围内， K) 。空 pmh pms =1.090kJ/(kg·