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热力学效率优化方法

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:热力学效率也就是后续要学的有效能利用率,两者在数值上是相等的。试求转化气降温过程的理想功,余热利用动力装置的热机效率与热力学效率。当高、低温热源温度确定后,由式可见,提高总能量利用率的关键在于提高热力学效率ηⅡ。

热力学效率优化方法

理想功是对确定的状态变化时所能提供的最大功。要获得理想功,过程要在完全可逆的条件下进行,由于一切实际过程都是不可逆的,因此实际过程所提供的功Ws必定小于理想功Wid,两者之差为损耗功,即式(12-30);两者之比就是热力学效率η,即

显然,对于可逆过程,η=1;对于不可逆过程,η<1。因此热力学效率ηⅡ是过程热力学完善性或可逆程度的量度。热力学效率也就是后续要学的有效能利用率,两者在数值上是相等的。

解:(1)求转化气降温过程的理想功

以每吨氨为计算基准,则生产每吨氨需转化气的物质的量为

由于不计及废热锅炉的热损失,因此转化气降温过程的焓变等于供给废热锅炉的热量Qh

(2)求余热利用动力装置的热机效率ηT,依题意有

(3)求余热利用动力装置的热力学效率η(www.xing528.com)

从上例计算结果可知,热力学效率是代表高级能量(有效能)的利用率,分子分母为同类项。而热机效率即为热的利用率,分子分母为非同类项,它代表总能量的利用率。它们之间具有下述关系

式中,η卡诺为可逆的卡诺热机效率,它只与卡诺热机的高温热源温度TH与低温热源温度TL有关。当高、低温热源温度确定后,由式(12-37)可见,提高总能量利用率的关键在于提高热力学效率η

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