热力学第一定律及其工程应用课件

第6章热力学基本定律及其应用6.1热力学第一定律及其工程应用

6.2热力学第二定律及其工程应用

6.3化工单元过程热力学分析

6.4有效能和无效能

6.5化工过程热力学分析及合理用能在化工生产中，无论是流体流动过程，还是传热和传质过程或者化学反应过程都同时伴有能量的变化。有的消耗能量，有的释放能量。因此，研究过程能量变化，对于降低能量消耗，合理地利用能量是十分重要的。化工过程热力学分析热力学第一定律：热力学第二定律：化工过程热力学分析：将过程热力学分析应用于化工过程

用热力学理论和方法对于各过程能量的转化、传递、使用和损耗进行分析。过程热力学分析：6.1热力学第一定律及其工程应用6.1.1

能量的形式化工生产中所涉及到的能量，主要有两大类：物质的能量、能量传递的两种形式。1、物质的能量E

内能：U=f(T,P.x)

动能：Ek=mu2/2

位能：Ep=mgz2、能量传递的两种形式在各种热力学过程中，体系与环境之间常发生能量的传递，能量传递的形式有两种，即热和功。热：系统与环境之间由于温差而引起的相互交换的能量，用Q表示。规定：系统获得的热量，其值为正；反之为负。功：系统与环境之间除了热Q之外的能量传递均叫做功，以W

表。规定：系统得功，其值为正；反之为负。对流动系统，包括轴功Ws和流动功Wf。流动功Wf——物料在连续流动过程中，由于流体内部相互推动所交换的功。轴功Ws——流体通过机械设备的旋转轴与环境所交换的能量。对非流动系统，特定设备（如带活塞的气缸）中，因流体体积改变而与环境交换的能量，称为体积功W。注意：热和功只是在能量传递中出现，并非系统本身具有的能量，故不能说“某物质具有多少热或功”。当能量以热和功的形式传入体系后，增加的是内能。如：在换热设备中，冷热流体进行热交换，结果是热流体内能降低，冷流体内能增加。热和功是过程函数，非状态函数。机械能热能电能化学能核能等各种不同形式的能量相互转化热能机械能热力学第一定律的本质：能量守恒与转化不消耗任何能量而不断作功的第一类永动机是造不成的。热机的热效率不可能大于1。6.1.2

热力学第一定律衡算法则一切容量性质都可按同一法则进行衡算：选择一个体系，其可以是一定物质，也可是一个空间，然后使体系某种性质的变化等于进入体系和离开体系的性质的量，以及在体系中产生的性质的量的总和，即得到衡算方程。6.1.3热力学第一定律的应用敞开体系的能量平衡方程任意体系dE,dMU1,H1,V1,T1,p1,u1U2,H2,V2,T2,p2,u2δm1δm2δWsZ1Z2δQ封闭体系的能量平衡方程封闭系统是指那些与环境之间只有能量交换而无物质交换的系统。=0=0稳流系统的能量平衡方程稳定流动：敞开体系稳定、连续、流进、流出，不随时间变化，没有能量和物料的积累。化工过程中最为常见。特点：1）设备内各个点的状态不随时间变化；2）垂直于流向的各个截面处的质量流率相等。积分式：微分式：使用上式时要注意单位必须一致。按照SI单位制，每一项的单位为

J·kg-1。动能和位能的单位：⊿H、⊿u2/2、g⊿z、Q和Ws

分别为单位质量流体的焓变、动能变化、位能变化、与环境交换的热量和轴功。积分式：流动功包含在焓中轴功可逆条件下的轴功对于液体，在积分时一般可将V当作常数。对于气体怎么办？对于理想气体等温过程左式只适用与理想气体等温过程一些常见的属于稳流体系的装置喷嘴扩压管节流阀透平机压缩机混合装置换热装置喷嘴与扩压管

喷嘴与扩压管的结构特点是进出口截面积变化很大。流体通过时，使压力沿着流动方向降低，而使流速加快的部件称为喷嘴。反之，使流体流速减缓，压力升高的部件称为扩压管。喷嘴扩压管是否存在轴功?否是否和环境交换热量?通常可以忽略位能是否变化?否质量流率流体通过焓值的改变来换取动能的调整透平机和压缩机透平机是借助流体的减压和降温过程来产出功压缩机可以提高流体的压力，但是要消耗功透平机和压缩机

是否存在轴功?是!是否和环境交换热量?通常可以忽略位能是否变化?不变化或者可以忽略动能是否变化？通常可以忽略这就是从焓变可求这些设备做功（或耗功）能力的依据节流阀是否存在轴功?否是否和环境交换热量?通常可以忽略位能是否变化?否动能是否变化?通常可以忽略节流阀

ThrottlingValve理想气体通过节流阀温度是否改变？混合设备混合两种或多种流体是很常见。混合器混合设备是否存在轴功?否是否和环境交换热量?通常可以忽略位能是否变化?否动能是否变化?否当不止一个输入物流或（和）输出物流时

Hi为单位质量第i股输出物流的焓值，xi为第i股输出物流占整个输出物流的质量分数。

Hj为单位质量第j股输入物流的焓值，xj为第j股输入物流占整个输入物流的质量分数。为一股物流的质量流量。为总质量流量。混合设备

132混合器换热器、反应器、管道等设备如传热、化学反应以及其他诸如精馏、蒸发、溶解、吸收、结晶、萃取等物理过程，无轴功交换，动、位能忽略不计：此式表明，体系与环境交换的热等于焓变。

这是热量衡算的基本式

热量衡算的具体方法在许多专著中有详细介绍。管路和流体输送稳态流动模型通常是一个不错的近似通过泵得到轴功位能变化泵水管路和流体输送是否存在轴功?有时存在是否和环境交换热量?通常是位能是否变化?有时变化动能是否变化?通常不变化与外界无热、无轴功交换的不可压缩流体的稳流过程的能量平衡式：所以机械能平衡式(Bernoulli方程）对于不可压缩流体，假定流动过程是非粘性理想流体的流动过程，则无摩擦损耗存在。这也就意味着没有机械能转变为内能，即流体的温度不变，因而内能也不变，即

对于不可压缩流体,V是常量，因此将上述两式代入前式为流体的密度

得此式即为著名的伯努利方程式，或称其为机械能平衡式实际流体的流动过程存在摩擦损耗，意味机械能转变为热力学能，有摩擦损耗：在许多工业装置中都没有这样大的速度和位高变化。在一般情况下，动能、位能与热、功相比，可以忽略，因此左式在化工过程能量衡算中应用极广。在实际工程应用中，各种能量项数值的大小通常在

10～100kJkg-1

的范围内。当动能为

1kJkg-1时，其流速为45ms-1。如位能值为1kJkg-1时，其位高为102m。例6.1某厂用功率为2.4的泵将90℃水从贮水罐压到换热器，水流量为3.2。在换热器中以720的速率将水冷却，冷却后水送入比第一贮水罐高20m的第二贮水罐，如图所示。求送入第二贮水罐的水温，设水的比恒压热容。解：以1kg水为计算基准，由题意，忽略动能的影响由此可推出℃例6-2

节流式蒸汽量热计用于测量湿蒸汽干度。其原理是当湿蒸汽充分节流后，变为过热蒸汽。测得过热蒸汽的温度、压力后得知过热蒸汽和湿蒸汽的焓值，从而求得湿蒸汽的干度。现有1.5MPa的湿蒸汽在量热计中被节流到0.1MPa和403.15K，求该湿蒸汽的干度。解：T/℃H/kJ/kg1202716.61602796.2130H20.1MPa和403.15K时过热蒸汽的焓值H2：查过热蒸汽表1.5MPa饱和液体焓值Hl=844.9kJ/kg

饱和蒸汽焓值Hg=2792.2kJ/kg设蒸汽的干度为x，则：

例6-330℃的空气，以5m/s的流速流过一垂直安装的热交换器，被加热到150℃，若换热器进出口管直径相等，忽略空气流过换热器的压降，换热器高度为3m，空气平均恒压热熔Cp=1.005kJ(kg·K),求50kg空气从换热器吸收的热量。将空气当作理想气体，并忽略压降时解：换热器的动能变化和位能变化可以忽略不计6.2热力学第二定律及其工程应用1)热力学第二定律的定性表述方式和熵衡算方程；2)弄清一些基本概念，如系统与环境、环境状态、可逆的热功转换装置(即Carnot循环)、理想功与损失功、有效能与无效能等；3)学会应用熵衡算方程、理想功与损失功的计算及有效能衡算方法对化工单元过程进行热力学分析，对能量的使用和消耗进行评价。重点内容能量相互转换的特点：能量相互转换过程中数量上守恒热力学第一定律能量转换有一定的条件和方向，能量质量不等价功全部转换成热，热量只能部分转变为功热量不能自动从低温物体传向高温物体研究能量转化过程中能量质量的变化特点－－热力学第二定律过程的不可逆性可逆过程：系统经历某一过程后，如果在外界不发生任何变化的情况下能够回复到初态的过程

不可逆过程：状态恢复到初始时外界必然发生变化。实际发生的一切过程都是不可逆过程两者关系可逆过程是实际一切不可逆过程的一种极限情况，实际应用中作为评价不可逆过程中技术设备、装置效率的标准。热功转化热机效率：Carnot热机效率：功能够自发地全部转化为热量，但热不能通过循环全部转化为功；Carnot循环的热效率代表热可能变为功的最大百分率，是衡量实际循环中热变为功的完善程度的标准。6.2.1热力学第二定律熵和熵增原理就是量化的热力学第二定律。熵的定义及熵增原理熵(Entropy)是描述系统内分子无序热运动的状态函数熵函数是体系混乱度的一种量度。一切不可逆过程都是向混乱度增加的方向进行。总熵变增加是能量品位降低的结果。凡是自发的过程都是不可逆的，而一切不可逆过程都可以归结为热转换为功的不可逆性。熵是状态函数，过程的熵变与过程是否可逆无关。熵增原理指的是总熵变增加，不是仅仅指系统的熵变。无论过程是否自发，实际能进行的过程都是总熵变大于零的过程。6.2.2熵产生ΔSg

称为熵产生，它是由于过程的不可逆性而引起的那部分熵变。可逆过程熵产生ΔSg＝0，不可逆过程熵产生ΔSg>0。总之，熵产生永远不会小于零。6.2.3熵平衡方程熵增的过程即是能量损耗的过程。熵平衡就是用来检验过程熵的变化，它可以精确地衡量过程的能量有效利用。熵平衡方程与能量平衡方程和质量平衡方程一样，是任何一个过程必须满足的条件式。例6.4：有人设计一种程序，使每kg温度为373.15K的饱和水蒸气经过一系列的复杂步骤后，能连续地向463.15K的高温储热器输送1900kJ的热量，蒸汽最后在1.013×105Pa、273.15K时冷凝为水离开装置。假设可以无限制取得273.15K的冷却水，试从热力学观点分析该程序是否可能实现？P153例6-56.2.4理想功和损失功理想功Wid损失功WL热力学效率η理想功（Wid

）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。过程完全可逆：（1）体系发生的所有变化都是可逆的。（2）体系与环境间有热交换时也是可逆的。做功恒算：忽略动、位能变化，则：稳流开系的熵衡算：可逆稳流过程：，，稳流过程的理想功因为是状态函数，因此稳流过程的理想功1）与流体的始末状态有关，与具体变化途径无关;2）与环境温度T0有关。环境温度一般指大气或天然水源的温度。双状态函数例6.5有一股压力分别是7.0MPa和1.0MPa饱和蒸汽用于做功，经稳流过程变成25℃的水，求Wid（T0=298K）结论：1）高压蒸汽的做功本领比低压蒸汽强；

2）高压蒸汽的加热能力比低压蒸汽弱，因此用低压蒸汽来加热最恰当。损失功（WL

）例6.6某厂有一输送92℃热水的管道，由于保温不良，至使用时水温降至67℃。计算每吨热水输送中由于散热而引起的损失功。取环境温度为25℃。已知水的比恒压热容为。解：以1kg水为计算基准92℃67℃此热量引起的环境熵变为水在等压下冷却的熵变为热力学效率（η）实际过程的能量利用情况可通过热力学效率加以评定热力学效率是过程热力学完善性的量度。它反映了过程的可逆程度，是代表热力学第二定律的效率。6.3化工单元过程热力学分析学会应用热力学理论分析化工过程影响功损耗因素，并能提出符合实际生产的减少功损耗的措施。教学目标：过程的热力学分析目的：

利用热力学第一、第二定律分析化工过程中损耗功的大小，以提高生产过程能量的利用率。6.3.1流体流动过程流体的流动过程单纯的流体经过管道流体的压缩节流膨胀

流体流动有摩擦，包括流体的内摩擦及流体与管道、设备的摩擦（即使流体的一部分机械能耗散为热能），使功贬质，并有熵产生。

流体流动的推动力是压力差，为不可逆过程，也有熵产生。问题的提出：讨论流体流动过程的功损耗应首先找出熵产生与压力降之间的关系：对于只有一股流体的敞开体系：

等温绝热流动：

，，（）流体流动熵产生与压力差关系式流体流动时的损耗功：对于流动的封闭体系：

即：，T、V可看成常数热力学分析流体压差如果降低流速，就必须加大管道和设备的直径，使设备投资费用增加，因此，节流过程：焓值不变，，但局部阻力增大，阀门两端的压差加大，

，熵产生增思考：结合化原的知识考虑实际生产中如何选择合适的流速？，流量m往往是生产上所需要的，不能改变。又应权衡能耗费和设备费的关系选择合适的流速。，气体节流要比液体节流的损耗功大。

流体体积V功损耗正比于流体体积物系温度T温度T低的流体损耗功大。思考：当制冷的温度一定时，如何降低损耗功？因此，化工生产中应尽量少用节流，以便减少无谓的功损耗。损耗功大，并熵产生随压力差的增大而增加，也随之增加，制冷过程应选择较低的流速。6.3.2传热过程的热力学分析图示为一逆流过程的换热器，若将其看成一控制体，没有外功，忽略动、位能变化。由稳流体系的热力学第一定律知：若保温很好，换热器对环境散热可忽略，则：

若将热流体看成封闭的流体体系，忽略动、位能变化，由热力学第一定律：焓变等于热流体放出的热量同理，冷流体：

焓变等于冷流体吸收的热量

忽略了换热器对环境的热损失，则热流体放出的热量应等于冷流体吸收的热量，即：流体温度不变，若热流体入口为饱和水蒸汽，出口为饱和水

即

冷流体为某蒸汽的饱和液体入口，出口为饱和蒸汽，则：热量作功能力：

即高温流体的理想功：

低温流体的理想功：

，在相同时，高温流体作功能力大，因此，传热过程的损耗功：（传热时，高低温流体温度不变）若流体的温度为变量（即单纯的变温过程），、用热力学平均温度代替。一般流体：

热力学分析：当环境温度、传热量和传热温差一定时，损失功与冷热流体温度的乘积成反比，因此，低温工程中，要采取较小的传热温差。当环境温度、传热量和传热温温度之积一定时，损失功与传热温差成正比。传热过程中，即使换热器无散热损失，热流体放出的热全部被冷流体吸收，仍然有损失功，因为：思考：1.为了减小功损耗，换热器的冷热流体温差是否越小越好？2.如何根据生产实际温度选择合适的流体温度差？无温差的传热过程，若无散热损失：，但实际生产中均为不可逆的有温差传热：，。换热过程的热力学效率：例6.7某换热器有高温流体以的流量通过其中，进入时为150℃，离开时为35℃；低温流体进入时为25℃，离开时为110℃。已知高温流体和低温流体在有关温度范围的平均等压热容分别为且。散热损失忽略不计，试求此换热器的损耗功与热力学效率。已知大气温度为25℃。[解]计算以每小时为基准。先求出低温流体的流量m。根据热量衡算式，对换热器有式中：和分别为高温流体和低温流体的焓变，为换热器散热损失。即式中由上面的计算式可知，？混合过程TA，pA，nATB，pB，nBTm，pm，nm混合器图7-5混合过程理想功计算对绝热混合器假定混合后为理想溶液，若混合前后温度、压力不同，为计算方便，将混合过程分为二步进行：第①步将系统温度、压力变化到混合器出口的温度与压力(理想气体）6.3.3混合与分离过程的热力学分析第②步同温同压下不同组分进行混合，即为理想溶液混合熵变

则混合过程总熵变为以上二步熵变之和混合过程的理想功为多组分混合过程，其理想功可写为

R损耗功根据熵衡算方程对于等温等压的混合过程，其理想功可简化为说明混合过程的损失功在数量上等于理想功，不能得到有效地利用。

分离过程分离过程能耗是大型化工、石化企业中所占能耗比例最高。(1)等温等压下混合物分离为纯度100%产品的过程该条件下的分离过程为混合过程的逆过程。对理想气体

(2)等温等压下混合物分离为纯度非100%产品过程

若分离的产品并不要求是纯产品，而只要达到某一定的纯度或达到一定的浓度，则计算理想功可分两步进行。第一步，将原溶液分离成纯组分，消耗功。第二步，纯组分按不同比例混合成最终产品。

两步做功之和小于分离成纯组分的功。分离A+BnA，nBWid1100％A100％BnA1AnA2AnB1BnB2BWid2Wid33(nA1+nB1)A(B)(nB2+nA2)B(A)Wid4Wid5图7-6纯度低于100%含量产品分离理想功计算示意图6.4有效能和无效能定义：体系由所处的状态变到基本态时所提供的理想功。

6.4.1有效能Ex定义物系处于某状态时所具有的最大作功能力能级单位能量所含有的有效能体系状态基准态idxWE-=完全可逆环境状态（p0，T0）Ex=0

规定体系的环境为基准态。环境是指人类活动的环境：大气、地球、水源……变到基准态包括两个概念：（1）与基准态完全相同。（2）与基准态达到完全平衡。完全平衡完全平衡

热平衡——温度相等力平衡——压力相等化学平衡——组成相等或平衡聚集状态、浓度达到化学平衡环境模型基准态的规定原则我们规定环境的T、P及化学组成不变（即恒定的），规定了T、P及化学组成的环境并不是自然环境，这种人为规定的环境即为环境模型。

6.4.2稳流过程有效能Ex计算Ex的大小除了决定于体系的状态（T，p）之外，还和基态（环境）的性质有关，是双状态函数。基态的有效能为零。系统具有的能量不能用于做功，无效能有效能组成机械能有效能热量有效能物理有效能物系仅因温度和压力与环境的温度和压力不同所具有的有效能化学有效能物系由于组成与环境组成不同所具有的有效能称为化学有效能稳定流动的流体有效能组成为：物理有效能的计算系统的物理有效能是指系统温度、压力等参数不同于环境而具有的有效能。化工生产中常见的加热、冷却、压缩和膨胀等过程只需考虑物理有效能。物理有效能的计算也可通过查阅有关热力学图表，如T-S图、lnp-H图，或温度-有效能图、压力-有效能图等进行计算。

例6.5：有四种蒸汽，分别为：1.013、6.868、8.611MPa的饱和蒸汽和1.013MPa，573K的过热蒸汽，若这四种蒸汽经充分利用后，最后排出0.1013MPa，298K的水。试比较它们的有效能和放出的热，并讨论蒸汽的合理利用。环境模型：确定环境中基准物质浓度与所处的热力学状态。龟山-吉田模型

1、环境温度与压力：

2、环境中状态下的物态与组成按化学反应和计量比计算化学有效能，类同于物理化学中的计算过程，分单质元素化学有效能、纯态化合物化学有效能、及混合物的化学有效能计算、化学有效能的计算处于环境温度和压力（T0、p0）下的系统，由于和环境的组成不同而发生物质交换或化学反应，达到与环境的平衡，所做出的最大功就叫做化学有效能。表6.1龟山-吉田提出的大气环境模型成分摩尔分数0.75600.20340.03120.0000180.00000520.00030.0091表6.2某些元素的基准物、基准反应与基准物浓度元素基准反应基准物基准物浓度(摩尔分数)C0.0003H1Fe1Si1Ti1Al1定义：热量相对于平衡环境态所具有的最大作功能力。热有效能的计算对于恒温热源：对于变温热源：为热力学平均温度或按定义公式计算。例6.6

某工厂有两种余热可以利用，一种是高温烟道气，主要成分是、和汽，流量为500

，温度为800℃，其平均比等压热容为；另一种是低温排水，流量是1348，温度为80℃，水的平均比等压热容为，假设环境温度为298K。问两种余热中的有效能各为多少?解：将高温烟道气视为理想气体高温烟道气从800℃降低到环境温度25℃放出的热量

低温排水的有效能低温排水从80℃降低到环境温度放出的热量

两者余热大小相等高温烟道气有效能明显大于低温排水有效能概念：给定环境下能量中不能转变为有用功的部分对恒温热量Q无效能部分环境温度下稳定流动过程的物系有效能无效能部分

系统总能量等于有效能加无效能节能的正确意义在于节约有效能!

6.4.3无效能（Anery)有效能平衡方程

6.4.4有效能平衡方程与有效能损失对于稳定流动可逆过程，，有效能是守恒的对于稳定流动不可逆过程

系统有效能减少无效能增加

定义有效能效率

有效能损失有效能为非守恒量，系统有效能损失包含两部分①内部损失：即由系统内部各种不可逆因素造成的有效能损失②外部损失：即通过各种途径散失和排放到环境介质中去的有效能损失。

有效能损失不等于能量损失能量是守恒的，通常能量损失仅指过程中某一系统的有效能和无效能总量损失。注意：实际工作经常将能量概念和有效能概念等同叙述，要区别对待。有效能、无效能、理想功和损失功之间的关系当稳流系统从状态1（T1、p1）变化到状态2（T2、p2）时，有效能变化ΔEx

为：有效能与损失功6.5.1热力学分析的三种方法

能量衡算法

实质：通过物料与能量的衡算，确定过程的进出的能量，求出能量利用率。应用热力学第一定律：（能量守恒）6.5化工过程热力学分析及合理用能

内容与步骤：

①、物料衡算和能量衡算：一般由单体设备到整个体系。②、求总的输入的能量。

③、求被利用的能量。④、求。⑤、分析结果找到能量损失的原因。

例6.7

设有合成氨厂二段炉出口高温转化气余热利用装置，如图所示。转化气进入废热锅炉的温度为1000℃，离开时为380℃。其流量为。可以忽略降温过程压力变化。废热锅炉产生4MPa、430℃的过热蒸汽，蒸汽通过透平作功。离开透平乏汽的压力为0.01235MPa，其干度为0.9853。转化气在有关温度范围的平均等压热容乏汽进入冷凝器用30℃的冷却水冷凝，冷凝水用水泵打入锅炉。进入锅炉的水温为50℃。试用能量衡算法计算此余热利用装置的热效率。[解]由附录4（水蒸气表）查得各状态点的有关参数如下：状态点压力（MPa）温度（℃）123470.012354.00000.012350.012350.1013350430505030209.333283.62557.0209.33125.790.703806.86947.96790.708800.43690高温余热利用装置计算以每吨氨为基准。为简化计算，忽略体系中有关设备的热损失和驱动水泵所消耗的轴功。（a）求产汽量G（kg）对废热锅炉进行能量衡算，忽略热损失，则有式中：与分别为水与转化气的焓变。式中m为转化气的千摩尔数。（b）计算透平做的功对透平做能量衡算，忽略热损失，则有水汽化吸热式中：与分别为冷却水吸热与乏汽冷凝过程的焓变。（d）计算热效率转化气余热回收装置能量衡算表：（c）求冷却水吸收的热（即焓变），忽略冷凝器的热损失，则有输入，高温气余热透平作功冷却水带热合计%输出，%100100100.0076.3723.63

能量衡算法仅从能量的收益和付出的差别找节能方法，但此方法的不足在于：②、能量衡算法只反映了能量数量的关系，没有反映能量品位的高低。③、热效率、制冷系数、制热系数是两个不同品位能量之比，所以比例系数计算中不同品位能量作比较是不合理的。④、此方法只能反映能量的损失，但不能指出能量损失的原因，由热力学第一定律计算结果可能造成制定出舍本求末的节能措施。①、热力学第一定律效率将热和功两个不等价的能量进行数量上的比较，不能指出各种能量转化的方向和限度。

熵分析法实质：通过求熵产生：。确定内容与步骤：①、物料和能量衡算。

损失和热力学效率。②、对整个体系求理想功，熵产生及损耗功。节能的部位），计算热力学效率。③、分别计算每台设备的理想功及、（以便找到④、分析计算结果，找出损耗功的最大部位，造成损耗功大的原因，确定改进方向。例6.8

对例6.7中转化气的余热回收装置用熵分析法评价其能量利用情况。[解]以每吨氨为计算基准。（a）物料与能量衡算。由例6.7得（b）求转化气降温放热过程的理想功（A）高温余热利用装置式中：为冷却水的温度，即30℃；为转化气降温过程的熵变。按题意可忽略其压力变化，则有（B）将式（B）代入式（A），可得（c）求损耗功，即损失。取整个装置为体系，不计热损失，式中和分别为冷却水的熵变和焓变。各设备的损耗功（损失）也可以用上式求出。（d）求热力学效率（整个装置）（e）转化气余热回收装置熵分析结果（平衡）如下：输入输出项目理想功输出功损耗功总计小计%%10010035.141.816.17.164.9100（f）单体设备的热力学效率与总体系有效能损失分布前已求出各单体设备的损耗功，现在只要计算流体经各单体设备的理想功，则可求出它们的。对废热锅炉，高温转化气降温过程提供的理想功为水蒸汽经透平的理想功为乏汽冷凝过程的理想功为可见，冷凝过程的理想功未被利用，全部损失掉了。单体设备热力学效率%废热锅炉透平冷凝器总和0.5820.686064.324.810.9100.0现将计算结果汇总在下表中（有效能损失的分布情况）熵分析法优点：可以指出：大的地方能量消耗多，需要改进的是大的部位。缺点：能量有高、低、僵