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潜热和焓:在ANSYSWorkbench中进行热力学分析

【摘要】:3)和热力学能一样,无法确定焓的绝对值,但是可以确定两个不同状态下的焓值的变化量H。相变分析必须考虑材料的潜热,即在相变过程中吸收或放出的热量,在ANSYS Workbench平台中通过定义材料的焓特性来计入潜热。比焓的单位为能量/质量,一般为kJ/kg。

(1)潜热:当物质发生相变时,温度保持不变,在物质相变过程中所需要的热量称为潜热。例如,冰融化为水的过程中温度保持不变,但是需要吸收热量,此热量即为潜热。

(2)焓:在工程热力学中,焓可由以下式子确定:

H=U+PV

式中,H为焓;U为热力学能;P为压力;V为体积。

焓在工程热力学中是一个重要的物理量,可以从以下几个方面理解它的物理意义和性质:

1)焓是状态函数,具有能量的量纲

2)焓的量值与物质的量有关,具有可加性。(www.chuimin.cn)

3)和热力学能一样,无法确定焓的绝对值,但是可以确定两个不同状态下的焓值的变化量∆H

4)对于定量的某种物质而言,若不考虑其他因素,则吸热时焓值增加,放热时焓值减小。

5)焓的变化量∆H有正负之分,当某一过程逆向进行时,其值∆H要改变符号,即∆H=-∆H

相变分析必须考虑材料的潜热,即在相变过程中吸收或放出的热量,在ANSYS Workbench平台中通过定义材料的焓特性来计入潜热。焓值的单位和能量的单位一样,一般用kJ表示。比焓的单位为能量/质量,一般为kJ/kg。在ANSYS Workbench平台中,焓材料特性为比焓,它可以用密度、比热容通过积分算出。计算公式为:

H=∫ρcT)dT

式中,H为焓值,ρ为材料的密度,cT)为随温度变化的比热容。