化工热力学重点复习资料

S
、过热变成过热蒸汽。
水 定 压 沸 升 温 定 点 温 定 饱 压汽 和 化 定 蒸 压 过 升 汽 温 热
四、不可逆性和有效能损失
1.不可逆性
热力学第二定律认为自然界中一切过程都是具有方向 性和不可逆性的。
当 ΔSt（ΔS产生）≥0
>不可逆过程 =可逆过程
有效能的方向和不可逆性表现在：
３. 熵增原理
对于孤立体系（或绝热体系） QO
由 dS Q
T
dS0
St 0 熵增原理表达式。
St 0
>0 不可逆过程 =0 可逆过程 <0 不可能进行的过程
卡诺循环由四个过程组成。
➢可逆等温膨胀（1-2） ➢可逆绝热膨胀（2-3） ➢可逆等温压缩（3-4） ➢可逆绝热压缩（4-1）
P
1 QH
对于一理想二元混合物，其G自由能
G x1G 1x2G 2R Tx1lnx1x2lnx2
Q x1,x21 则 lnx1和 lnx2都 小 于 0
理想混合物的G自由能往往小于纯组分G自由能关于其摩尔分数的加权 平均值。
2） 第二类计算问题：
Y 露点计算X
其中的两小类为：已知T和y求p, x;已知p和y求T, x
J
T p
H
T
V T
p
cp
V
若p T 则uJ>0 若p T 则uJ<0
理想气体节流前后温度不变 实际气体节流前后温度有三种变化可能，
μJ-T >0 表示节流膨胀后气体温度下降； μJ-T <0 表示节流膨胀后气体温度升高； μJ-T =0 表示节流膨胀后气体温度不变；
理想气体的K 可取： 单原子气体：K =5/3=1.667 双原子气体：K=7/5=1.40 多原子气体：K=4/3=1.333
化工热力学
期末重点复习资料 2012年
第一章
绪论
制冷循环实际上就是热机的逆过程。
工质在低温下不断吸热
形成的蒸汽可逆绝热压缩
高压液体绝热可逆膨胀
在高温下放热
T
3
恒
W SEHH 4H 3 熵膨
胀
4
放热冷凝
Q H H 3 H 2 或 T H S 3 2
2
工质吸热蒸发
压
缩 升
W SCHH 2H 1
① 显热――物流的温度变化 ② 潜热――物流的相变化 ③ 混合热效应――多股物流混合 ④ 反应热效应――化学反应产生
一些常见的属于稳流体系的装置
喷嘴 扩压管
透平机
混合装置
节流阀
压缩机
换热装置
§6-3 稳流过程的能量平衡
稳定流动：
流体的流速及其他物理量仅随位置而变而 不随时间而变。
非稳定流动
稳定流动
温
1 S
Q L H 1 H 4 或 T L S 4 1
§8.1 蒸汽动力循环
一、朗肯循环：
（朗肯蒸汽动力循环的简称）
T
1
1—2’ 对应于汽轮机 2’—3 冷凝器进行， 在冷凝器里冷却水把工作 介质的热量带走使其由气
4
3
2 2’
体转变为液体。 3—4 水泵中进行 4—1 锅炉进行，水
在锅炉中完成预热、汽化
WR PdV WSR VdP QR TdS
可逆过程：
– 没有摩擦，推动力无限小, 过程进行无限慢; – 体系内部均匀一致，处于热力学平衡; – 对产功的可逆过程，其产功最大，对耗功的可逆过程，其耗
功最小; – 逆向进行时，体系恢复始态，环境不留下任何痕迹。（也即
没有功热得失及状态变化）
X
Y
其中的两小类为：已知T和x求p,y;已知p和x求T,y
[T ]X [p]Y
p
T
(2)汽液平衡比Ki和相对挥发度 ij
①当过程是可逆时，有效能不会向无效能转化，有效能的 总量保持不变。
②当过程是不可逆时，有效能向无效能转变，使有效能的 总量减少。
2. 有效能
⑴定义：一定形式的能量，可逆变化到给定环 境状态相平衡时，理论上所能作出的最大有用 功。 无效能：理论上不能转化为有用功的能量。 ⑵能量的表达形式
对高质能量 能量＝有效能 对僵态能量 僵态能量＝无效能 对低质能量 低质能量＝有效能＋无效能
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混合气体的绝热指数 K m 可按下式计算：
1
yi
Km 1 i Ki 1
K i——混合气体中某组分的绝热指数
y i——混合气体中某组分的摩尔数
四、热量衡算
无轴功交换，只有热交换过程的能量衡算称为热衡算 稳流过程的热量衡算的基本关系式：
h q HQ J/kg
热量衡算时应将生产过程中各种可能热效应考虑进去。 生产中的四种热效应：
[T ]Y [ p ]X
p
T
3） 闪蒸计算问题：
流体流过阀门等装置时，由于压力的突然降低而引起急聚蒸 发，产生部分气化现象，形成互成平衡的汽液两相。闪蒸计算的 目的是确定汽化分率e 和平衡的汽液两相组成y, x。
2 汽液平衡的计算类型
两大类，四小类：变量为：T、p、X、Y
1） 第一类计算问题：
泡点计算
4 QL
2
Wc 3
V
T
1
4
QH
2 Wc
3 QL
S
自发、非自发和可逆、非可逆之间的区别？
• 自发与非自发过程由物系的始、终态与环境状态决定； • 可逆与非可逆过程是（考虑）过程完成的方式，与状态没
有关系。 可逆过程是一个理想过程，实际过程都是不可逆的。 可逆过程具有过程进行的任一瞬间体系都处于热力学平衡态的 特征，因次，体系的状态可以用状态参数来描述。
稳流体系没有能量和质量的积累，即： E0;m0
5.10 其它类型的相平衡的计算(简介)
5.10.1 液液平衡
液液平衡是液体组分相互达到饱和溶解度时液相和液相的平衡，一般出 现在与理想溶液有较大正偏差的溶液中。 如果溶液的非理想性较大，组分同分子间吸引力明显大于异分子间吸引力。 当溶液的组成达到某一范围内，溶液就会出现相分裂现象而形成两个液相。
不可逆过程：
– 有摩擦，过程进行有一定速度; – 体系内部不均匀（有扰动，涡流等现象）; – 逆向进行时，体系恢复始态，环境留下痕迹; – 如果与相同始终态的可逆过程相比较，产功小于可逆过程，
耗功大于可逆过程。
绝热节流
节流过程中流体与外界没有热量交换
H 1H 2,S2S1
Joule－Thomson节流温度效应
7.3 理想功和损失功与热力学效率
一、理想功（ W id ）
定义： 体系在一定的环境条件下，沿完全可逆的途径从 一个状态变到另一个状态所能产生的最大有用功。
理想功是一个理论的极限值，是用来作为实际功的比 较标准。
（1）体系发生的所有变化都是可逆的。 过程完全可逆：
（2）体系与环境间有热交换时也是可逆的。