[科普中国]-稳定状态流动过程

简介

流体流动途径所有各点的状况都相等，且不随时间而变化，即所有质量和能量的流率均为常量，系统中没有物料和能量的积累，称为稳定状态流动过程。1

工作过程

pV称为“流动功”，流动所做功是轴功和净流动功之和。

在热力学的许多应用中，动能和势能与其他能量相比是比较小的，若略去不计，可得

可逆轴功表达式为：

可逆体积功：

可逆轴功：

举例将90℃的热水，以12m3/h速率从储罐1输送到高度为15m的储罐2，热水泵的电动机功率为1.5kW，并且热水经过一个冷却器，放出热量的速率为2.5×106kJ/h .试问：储罐2的水温度是多少？

解：此例题是稳定状态流动过程式的应用，水在储罐的流动速度很慢，可以忽略动能变化，其他能量项单位为kJ·kg-1。

从水性质表中可查得，90℃时水的密度为965.3kg·m-3，则水的质量流率为965.3×12=11583.6kg·h-1

得到放出的热量：

轴功：

势能：

将上述各项代入稳定状态流动过程式得：

从饱和水性质表中可查得90℃时饱和液体的焓：

再从饱和水性质表中可内插查到此时的温度约为38.5℃。

稳定状态流动系统的熵平衡基本知识熵增原理：自发过程的不可逆过程只能向着总熵增加的方向进行，最终趋向平衡态。此时总熵变达到最大值，即△St=0达到了过程的终点。

在封闭系统中进行的任何过程：

对孤立系统， 。 孤立≥0。

熵产：系统在不可逆过程中，有序的能量耗散为无序的热能（如摩擦等），并为系统吸收而导致系统熵的增加，这部分熵称为熵产生，记为△Sg。

熵流：若有热量流入或流出系统，则必定伴有相应的熵变化，记为△Sf或dSf。

熵流可为正、为负、为零。

敞开体系熵平衡简图

对稳定状态流动过程，系统熵的累积为0：