化工热力学第五章2.ppt

1、52 熵,一、孤立体系的熵增与不可逆,熵增原理：,孤立体系的熵只能增加。,1、有热量传递不做功,两个热源之间热传递过程如下图所示：,两个热源之间的传热,工作于两个温源之间的热机,由于循环装置不对外做功：,（无轴功交换）,热力学第一定律：,热力学第二定律：,所以，只考虑两个热源的情况下：,任何传热过程都必须满足上式，否则无法实现。,2、即有热量传递又做功；,若在两个热源之间接一可逆热机，将视热机为体系，从 高温热源吸热并对外做功，同时将一部分热传给低温热源。,由热力学第一定律可得：,由热力学第二定律：,可逆过程：,循环过程：,则：,可逆：,可逆热机效率：,由此可见：,即使在可逆热机中做了最大功，

2、也不可能将热,全部转化为功，即：,通过以上讨论可以说明以下几点：,过程中体系做功能力损失了，而损失做功能力大小与,成正比。,二、热力学第二定律用于闭系,热力学第二定律的微分形式：,实际过程的热温熵：,封闭体系热力学第二定律表达式。,、熵流：,量时，其熵变为：,熵流定义：,功源熵变为零，因此功的传递不会引起熵的流动。,注：熵流dSf可正、可负、零。,封闭体系的熵平衡式,熵产生,熵产生：是由于过程的不可逆性而引起的那部分熵变。,过程的不可逆程度越大，熵产生量也越大，熵产生永远 不会小于零，写成：,不可逆过程,（2）、熵产及封闭体系的熵平衡式,不可逆过程：,可逆过程,不可能过程,闭系熵平衡式还可写成

3、：,可逆过程：,注：封闭体系熵变 可正、负、零。,三.热力学第二定律用于孤立体系（孤立体系的熵平衡式）,由,可知：,孤立体系的熵平衡式,物流入,熵流,熵平衡的一般关系式：,四.热力学第二定律用于开系,敞开体系熵平衡式：,当有K 股变温热流与敞开体系交换，则：,当有K 股恒温热流与敞开体系交换，则：,对于稳流过程：,则：,（1）、稳流过程：,上式为敞开体系稳流过程的熵平衡式，由此式可计算不可,逆过程熵产生量 。,（2）、对于绝热过程：,则：,当流体通过节流阀时，只有一股流体,故：,流体经过节流阀时熵的变化,不可逆绝热过程：,则有：,可逆绝热过程：,则有：,绝热可逆的稳流过程为等熵过程，即：,离开

4、冷凝器是150 的饱和水。冷凝传热给20 的大气。试求 此冷凝过程产生的熵。,取冷凝器为敞开体系。根据热力学第一定律,按附表3（水蒸汽表）可查得,解,150 H2O(汽),150 H2O(液),20大气,根据式（514）和（515），可得,（A）,式中,查水蒸汽表得,将上述数据代入式（A），得,说明冷凝放热过程是不可逆过程。,由于蒸汽是在150 恒温下冷凝的，我们可以把它看作是一 个150 的恒温热源。如果有一个卡诺热机工作于这一热源 和20 的大气之间，便能从蒸汽的冷凝中得到如下数量的 卡诺功：,然而实际过程并没有从蒸汽冷凝过程提取这部分卡诺功，而,越大。可见传热过程损失的功与传热温差有关。只有可逆传热,的空气流在绝热下相互混合，求混合过程的,熵产生量。设在上述有关温度范围内，空气的平均等压热容,两股气流混合为绝热稳流过程，并且在有关温度、 压力下的空气可视为理想气体。从质量守恒原理可得混合后质 量流量,混合器,图 55 空气稳流混合过程,解,根据热力学第一定律，绝热混合过程Q=0，,因此,将第二章介绍的有关理想气体焓的计算式代入上式，整理后,可求得混合后空气的温度,对于绝热稳流过程，按式516可得,由上述结果可知，对于绝热