穩定狀態流動過程

流體流動途徑所有各點的狀況都相等，且不隨時間而變化，即所有質量和能量的流率均為常量，系統中沒有物料和能量的積累，稱為穩定狀態流動過程。

基本介紹

• 中文名：穩定狀態流動過程
• 外文名：Steady state flow process
• 領域：熱力學
• 性質：流體流動途徑所有點的狀況都相等
• 別稱：穩定流動過程

簡介

流體流動途徑所有各點的狀況都相等，且不隨時間而變化，即所有質量和能量的流率均為常量，系統中沒有物料和能量的積累，稱為穩定狀態流動過程。

工作過程

穩定狀態流動過程

pV稱為“流動功”，流動所做功是軸功和淨流動功之和。

在熱力學的許多套用中，動能和勢能與其他能量相比是比較小的，若略去不計，可得

可逆軸功表達式為：

功在p-V圖上的表示

可逆體積功：

可逆軸功：

舉例

將90℃的熱水，以12m³/h速率從儲罐1輸送到高度為15m的儲罐2，熱水泵的電動機功率為1.5kW，並且熱水經過一個冷卻器，放出熱量的速率為2.5×106kJ/h .試問：儲罐2的水溫度是多少？

解：此例題是穩定狀態流動過程式的套用，水在儲罐的流動速度很慢，可以忽略動能變化，其他能量項單位為kJ·kg^-1。

從水性質表中可查得，90℃時水的密度為965.3kg·m^-3，則水的質量流率為965.3×12=11583.6kg·h^-1

得到放出的熱量：

軸功：

勢能：

將上述各項代入穩定狀態流動過程式得：

從飽和水性質表中可查得90℃時飽和液體的焓：

再從飽和水性質表中可內插查到此時的溫度約為38.5℃。

穩定狀態流動系統的熵平衡

基本知識

熵增原理：自發過程的不可逆過程只能向著總熵增加的方向進行，最終趨向平衡態。此時總熵變達到最大值，即△St=0達到了過程的終點。

在封閉系統中進行的任何過程：

對孤立系統， 。 _孤立≥0。

熵產：系統在不可逆過程中，有序的能量耗散為無序的熱能（如摩擦等），並為系統吸收而導致系統熵的增加，這部分熵稱為熵產生，記為△Sg。

熵流：若有熱量流入或流出系統，則必定伴有相應的熵變化，記為△S_f或dS_f。

熵流可為正、為負、為零。

敞開體系熵平衡簡圖

對穩定狀態流動過程，系統熵的累積為0：