高等化工热力学 第一章.ppt

单击以编辑,母版标题样式,单击以编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,引 言,2005,年的卡特里娜飓风及其对美国新奥尔良市的影响,损失金额在,250,亿至,1000,亿美元之间,2005,年第,13,号台风“泰利”造成浙江、安徽、福建、江西、河南、湖北等,6,省,1930.1,万人受灾，死亡,124,人，失踪,31,人，紧急转移安置灾民,183.6,万人；倒塌房屋,9.7,万间，损坏,27.7,万间；农作物受灾面积,126.1,万公顷，绝收,26.2,万公顷；直接经济损失,154.2,亿元。,台风、飓风的能量来自何方？,台风、飓风的频发和破坏力愈来愈大与什么有关？,热能转变为空气运动量,形成台风和灾害,人类活动的加强导致温室气体排放急剧增加,夏秋季,气温升高,海面温度升高,空气含水量高,低气压中心,水蒸气凝结释放能量,T,空气含水率,p,/,大气压,水的蒸汽压,主要国家的,CO2,排放,(1992),国家,CO2,排放量,(,亿吨,),吨,/,人,USA 48.81 19.23,China 26.68 2.27,Russian 21.03 14.11,Japan 10.93 8.79,German 8.78 10.96,80%,以上由化石燃料燃烧产生；,其中,40,左右由火电厂排放,2005,年,9,月,16,日新民晚报,A30,国际新闻,.,生活,/,社会 版,能得到更多“燃料”。他说，即使海面水温微小提升也能引起水蒸气迅速增多。,研究人员说，自,1970,年以来，大西洋的洋面水温上升了,0.5,摄氏度。,柯里及其同事发现，,1990,年至今，全球发生的强飓风次数比,1970,年到,1985,年间翻了一倍。所谓“强飓风”，特指,4,级或,5,级飓风，破坏力巨大。,研究人员在美国,科学,杂志上报告说，虽然强飓风增多，但过去,10,年间全球飓风总次数呈现下降趋势。,柯里等人的研究结果与其它科学家近期发表在,自然,杂志上另一份研究报告的结论吻合。后者认定，过去,30,年间飓风强度正在增大。马震,(,新华社供本报特稿,),过去,35,年间强飓风数量显著增长,全球升温增长飓风势头,研究人员,15,日说，过去,35,年间全球范围内强度类似于“卡特里娜”的飓风数量显著增长，与全球气候升温引起的海面水温上升有关。,美国佐治亚理工学院的柯里说，随着海洋表面水温增高，飓风变得更强，破坏力更大。有充分理由可以相信，海洋表面水温升高与飓风强度增高有联系，而全球气候升温可能使这一趋势得以延续。,与柯里就职于同一所学院的彼得,.,韦伯斯特也认为，“海水表面温度越高，飓风威力越猛”。,海面上蒸发的水蒸气最终会变成降雨，水蒸气释放热量过程中则形成热带气旋，而这最终可能转化为飓风。韦伯斯特说，海水表面越温暖，水蒸气就会越多，而飓风也就,北极冰帽的变化,全球变暖与温室气体排放,全球百年气温变化图,2,月,25,日,自然界中碳的循环,减灾如何从我做起？,建设节约型社会是我们别无选择的道路！,1,、日常生活中养成节能习惯,替代能源的开发周期长，费用大，远水解不了近渴！,2,、少用或不用化石燃料？,随着生活水平的提高，能源消耗总量急剧上升,3,、节能降耗、技术进步？,可以减缓全球变暖的速度，为替代能源的开发赢得时间！,4,、,CO,2,捕集、埋存？,至少可以解决,100,年的,CO,2,排放问题，关键是费用！,CO2,利用的重要性,CO2,资源的开发利用研究，尤其是化学利用得到各国政府的重视，正在成为科研部门关注的热门课题。,主要利用途径有：,CO2,加氢制备低碳烯烃，甲烷与,CO2,反应制备,C2,烃，,CO2,加氢制备,C1,C2,混和醇，,CO2,加氢制备二甲醚（,DME,），,CH4,还原,CO2,制备合成气，合成碳酸二甲酯（,DMC,），,CO2,共聚合成等。,塔径,11.6m,高约,40m,CO,2,的捕集,和,分离,目前的成本约为,60,欧元,/,吨,CO,2,，,目标是,10,欧元,/,吨,香山科学会议第,279,次学术讨论会,(2006.5.30,6.1),的主题,溶剂分子设计的新方法,提高溶解度，降低分离能耗,动力学,热力学,过程,新的绿色溶剂及混合物,低能耗的,CO,2,捕集分离过程,设计新的填料环,提高传质效率,流体力学性能、界面润湿性能对传质效率的影响,CO,2,捕获和封存技术前景,海洋储藏,地质储藏,工业利用,矿物碳酸化,地质储藏,电厂,水泥,/,钢铁,/,炼油企业,石化企业,未来,H,2,利用,+CO,2,捕获,生物质,原煤,天然气,天然气,+CO,2,捕获,原油,城市用气,Source,：,IPCC Special Report on Carbon,Dioxide Capture and Storage,2005,2006,年,5,月国际原油价格已突破,70$/,桶大关,利用：,CO2,驱油是有利可图的一举两得的方法,节能降耗的理论基础,热力学,热力学第一定律：,能量守恒,热力学第二定律：,功可以全部转换为热，但热不能全部转换为功,热力学第三定律：,绝对零度不能达到,混乱是自发的，恢复次序,是有条件和需要代价的。,所得少于所当得，所费 多于所当费，都是浪费。,为了提高热机效率而建立起来的科学,热力学的两大应用领域,化工过程分析,能量的合理利用,原料,原料提纯,反应,产物纯化,产品,去除有害反应物,副产物,未反应的反应物循环使用,I,II,III,在化工生产的第,I,步和第,III,步都涉及分离操作，如精溜、吸收、萃取等，在一个典型的化工厂，分离设备的投资约占总投资的,40,80,。,相平衡热力学,相分离过程的极限,原料,原料提纯,反应,产物纯化,产品,去除有害反应物,副产物,未反应的反应物循环使用,I,II,III,Q,W,热力学第一定律的应用,过程能量衡算,U,进,U,出,3,U,出,1,U,出,2,U,出,3,U,出,3,U,出,3,U,进,1,Q,+,W,热力学第二定律的应用,能量合理利用,物料,T,1,物料,T,2,Q,热源,T,3,T,2,按照热力学第二定律，可做功,热机,W,W+Q,相平衡热力学的应用,新型分离技术：,如何打破平衡限制？,无孔分离膜,多孔支撑层,物料,渗透物,滞留物,渗透蒸发膜分离,利用不同分子在同一材料中的传递性质的差异达到分离目的,醋酸乙醇,醋酸乙酯水,移除,相平衡热力学的应用,生物活性物质的浓缩,生物活性物质的特点是温度敏感、浓度很低,水凝胶的溶胀特性可以用来浓缩生物活性物质,