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理解 基本概念:重要且简明的指南

时间:2023-06-20 理论教育 版权反馈
【摘要】:在流动传热的研究领域中,将熵产最小原理,即可逆传热的概念应用于传热过程的优化。以数学关系表达就是即当系统的有效能损失最小时,熵产量最小,表示系统所涉及的流动传热过程的不可逆程度最小。的定义则表明,在换热过程中,热量传递的能力既与温度水平相关,又与物体本身的热容量相关。

理解 基本概念:重要且简明的指南

在热功转化的热力系统中,过程都是不可逆的,常以熵函数S来表达。一般情况下,对于所研究的系统,其内部熵的变化可表示为

式中,Q为热量,T为温度,因此可见,熵是热量与温度倒数的乘积。对于不可逆的传热过程,其值主要由熵流和熵产量两部分构成,即

需要特别要注意的是,熵流和熵产量都是过程函数,且都涉及热功转化过程的热力学参数。在流动传热的研究领域中,将熵产最小原理,即可逆传热的概念应用于传热过程的优化。以数学关系表达就是

即当系统的有效能损失最小时,熵产量最小,表示系统所涉及的流动传热过程的不可逆程度最小。采用熵产最小原理对流动传热过程优化的实质是以有效能损失最小为目标而进行的优化。但此方法有个本质上的缺陷,就是对于给定的传热量过程,若传热温差无穷小的话,所需要的热交换设备的传热面积将趋于无穷大,这在工程上是不切实际的,故称为“熵产悖论”。为此,对于给定传热量的热传递过程,需要采用其他的方法,对该过程进行优化,这个方法就是以为极小值的原理进行优化的。

Eh(entranspy)的定义为

将式(12-84)与式(12-1)相比,可知与熵存在如下关系:

从式(12-85)可以看出,与熵两者之间存在正相关的关系,但所表示的意义并不相同。具体地说,熵反映的是热功转化过程的不可逆程度。针对一个传热系统,假设存在高温物体A与低温物体B,A与B之间的热量传递的快慢主要受两方面因素影响:一是两者之间的温度差,二是高温物体A自身的热容量。的定义则表明,在换热过程中,热量传递的能力既与温度水平相关,又与物体本身的热容量相关。表12-9为对比电子学中的电量、电势电流电阻及电容间关系,以及热传递过程中的热流量、温度、热流密度、热阻及热量间关系的比较。

表12-9 导热与导电对照比较中物理量及其单位的对应表(www.xing528.com)

从表12-9及式(12-84)中可以看出,代表了以绝对零度作为基准时物体传递热量的能力,为物体在可逆条件下可输出的热量总量的传递能力。

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