化工热力学第五章3.ppt

化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节l l热力学性质图：热力学性质图：T-S图、图、h-s图、图、p-h图（根图（根据实验测得的据实验测得的PVT数据或状态方程的计算、数据或状态方程的计算、气化潜热、热容等数据绘制的）气化潜热、热容等数据绘制的）l l热力学性质表：水蒸汽热力学性质（附表热力学性质表：水蒸汽热力学性质（附表3）53 热力学图表及其应用热力学图表及其应用化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节 一、一、TS 图图1、构成：构成：TSC 临界点临界点图图 57 TS 示意图示意图（1）饱和蒸汽曲线饱和蒸汽曲线汽液共存区汽液共存区A饱和液体曲线饱和液体曲线B液相区液相区蒸汽区蒸汽区气相区气相区化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节等焓线等焓线TSCBA图图 57 TS 示意图示意图（2）等压线等压线x干度线干度线 m化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量百分数称为干度湿蒸汽中所含饱和蒸汽的质量百分数称为干度x 2、图的使用：图的使用：单相区：单相区：f=2 两相区：两相区：f=1 用相律分析：用相律分析：已知某物系在两相区的位置可由已知某物系在两相区的位置可由TS图求出汽液相对量，图求出汽液相对量，汽液混合物系的热力学性质可通过汽液性质及干度求出。汽液混合物系的热力学性质可通过汽液性质及干度求出。如：如：化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节a、等压过程：等压过程：单相态：单相态：TSCBA外界所交换的热：外界所交换的热：加热加热化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节有相变：有相变：TSCBA或计算面积或计算面积外界所交换的热：外界所交换的热：P1化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节b、等焓过程等焓过程节流膨胀过程：节流膨胀过程：节流膨胀为等焓过程，由第一定律：节流膨胀为等焓过程，由第一定律：过程与外界无压差和功交换过程与外界无压差和功交换 、节流过程可在等焓线上表示出来：见下页节流过程可在等焓线上表示出来：见下页 化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节TS无相变：无相变：节流过程节流过程:可由图中读出可由图中读出 节流过程是不可逆过程。节流过程是不可逆过程。化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节TS有相变：有相变：气体的液化率气体的液化率:液体的汽化率液体的汽化率:利用节流过程可制冷。利用节流过程可制冷。化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节c、等熵过程：等熵过程：TS等等熵熵过过程程等熵过程的焓变：等熵过程的焓变：等熵膨胀过程对外作出的可逆轴功等熵膨胀过程对外作出的可逆轴功：可逆绝热膨胀过程：21化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节绝热不可逆膨胀过程：对外实际做的轴功：对外实际做的轴功：或或 如已知等熵膨胀的效率如已知等熵膨胀的效率，也可求出实际轴功：，也可求出实际轴功：TS实际过程实际过程化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节或或 值可由实验测定，其值通常为：值可由实验测定，其值通常为：可由图查出，则：可由图查出，则：或或 由由上图上图看出不可逆绝热膨胀后看出不可逆绝热膨胀后 。此外，此外，说明不可逆绝热过程有熵产生。说明不可逆绝热过程有熵产生。化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节P1P2122/TS压缩过程压缩过程化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节例例 44 氨气体压缩机入口温度为氨气体压缩机入口温度为-8，压力为，压力为0.30399MPa0.30399MPa（3atm3atm）绝热压缩后终压为绝热压缩后终压为1.4186MPa1.4186MPa（14atm14atm）。）。已知压缩已知压缩机的等熵效率为机的等熵效率为0.800.80，试求，试求 ：（：（a a）每）每kgkg氨气的可逆绝热压氨气的可逆绝热压缩功；（缩功；（b b）每）每kgkg氨气的不可逆绝热压缩功；（氨气的不可逆绝热压缩功；（c c）每）每kgkg氨气氨气经不可逆绝热压缩产生的熵。经不可逆绝热压缩产生的熵。查图查图56，得，得（a）根据热力学第一定律，可逆、绝热压缩功耗为根据热力学第一定律，可逆、绝热压缩功耗为解解化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节（b）根据压缩过程根据压缩过程的的定义式（定义式（520），得），得（c）求熵产生量。求熵产生量。，由由式（式（520）以及已知的以及已知的值，立即求得值，立即求得先要求出不可逆压缩至终态时的熵先要求出不可逆压缩至终态时的熵化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节根据根据 和和 从图从图56(b)可查得可查得 由计算结果可见，不可逆绝热压缩功耗比可逆绝热压缩功由计算结果可见，不可逆绝热压缩功耗比可逆绝热压缩功耗大。另外从图耗大。另外从图56（b）查到，可逆绝热压缩至终压时查到，可逆绝热压缩至终压时T2为为109，而不可逆绝热压缩到终压时，而不可逆绝热压缩到终压时为为128，。这是由于不可逆过程有一部分机械功耗散为热，此热量被氨这是由于不可逆过程有一部分机械功耗散为热，此热量被氨气本身吸收，导致氨气温度上升，熵值增大。气本身吸收，导致氨气温度上升，熵值增大。S2/=5.6484kJkgkgK K-1-1化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节二、焓熵图二、焓熵图（hs 图图）焓熵图又称为莫理耳图（焓熵图又称为莫理耳图（Mollier 图）图）图图 512（a）hs 示意图示意图临界点临界点等压线等压线等温线等温线饱饱和和液液体体汽汽液共存区液共存区饱和蒸汽饱和蒸汽hs书上列出了书上列出了 图图5-12（b)水蒸气水蒸气h-s图图化工热力学第五章 热力学第二定律及其应用 第三节三、压焓图（三、压焓图（ph图）图）ph液相液相等温线等温线临界点临界点等熵线等熵线蒸汽蒸汽等等温温线线液液汽汽两相区两相区