节能技术-热能

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1、节能技术严济慈说：所费多于所当费；所得少于所可得。——就是浪费那么：多少为当费？多少为可得？“当费”和“可得”的定性和定量：——指明事物发展的方向和人类活动可能的范围。——这就是节能这门学科的核心。2021/7/161一概述节能技术—是一门科学。有它完整的理论和规律，是对能源利用完善程度的定性和定量剖析。一切无能为力、熟视无睹和伪科学——都是不对的。二.节能的方向和范畴1.广义节能和狭义节能。2.能量量的节能和能量质的节能。2021/7/162能量——是指能的质量和能的数量。这两方面都节约了才能称能量的利用完善了。节约能的质量—宏观节能—可得必得系统节能。理论基础是：“

2、工程热力学”。节约能的数量—微观节能—当费则费设备节能。理论基础是：“传热理论”、“燃烧理论”、“传质（干燥）理论”、“工质特性理论”等。2021/7/163二工程热力学—质的节能热力学第一定律能量转换和守恒定律：功=常数×热量W=A×Q说明:功和热都是能量；能量必有它的由来，而且是平衡的。常数A就是功的当量值—功热当量。揭示了：第一类永动机及其它伪科学的不可能性，不需要能量就能连续作功；2021/7/164评价内部损失的去向和节约——热平衡和能量平衡，是个转换效率问题，越是大型设备越有可能做得更完善，转换效率越高。如集中供热、煤气化、坑口电站、超超临界电站等各种能量的

3、转换：三峡水电站，核电站，其他新能源的应用等等。太阳能转化矿物质能——不可再生能源的节约；太阳能转化为生物质能——可再生能源的应用。等等。。2021/7/165二.热力学第二定律热力学第一定律没有说明：能量的自生不可能，还有些什么不可能？“温度”这一重要概念没有出现，没有被描述；功和热能完全等同描述吗？能量有转换方向吗？都可逆吗？有序运动可方便的变为热分子的无序运动，反之行吗？2021/7/166热力学第二定律的描述：1.不能制造出只与单一温度热源交换热量，对外作功，又不引起其它变化的热力发动机。2.热量不可能从低温物体传向高温物体，而不引起其它任何变化。热转化为功有一

4、个限制，一个不可能：即卡诺循环效率—最高效率：η=1-T低/T高如：火焰温度T1=1200℃2021/7/167蒸汽温度T2=200℃（1.6MPa）环境温度T3=30℃充分利用火焰（1200℃）:η=1-（30+273）/（1200+273）=79.4％而利用蒸汽（200℃）：η=1-（30+273/（200+273）=35.9％说明：1.超η不可能，第二类永动机不可能2.能量具有品位问题——温度愈高，热能的质量愈高。2021/7/168发电η=卡诺η×锅炉η×汽机η×厂用电等η红字部分是平时关注的重点,是节约的一部分,这是第一定律的范畴;实际上并非是节能的全部；而

5、卡诺循环效率所揭示的是节能的另一部份。压力MPa温度℃焓kj/kg卡诺η%锅炉η%汽机η%发电、厂用电η%发电η%1.018033.185808018.03.534050.688838330.710.054062.790858540.7再以电厂蒸汽为例：2021/7/169第一定律—所费多于所当费，从能源的下游节约，量的节约；第二定律—所得少于所可得，从能源的源头多利用，质的节约。品位问题揭示了能源利用的完善性。温度越高利用越多，当然投入也越大。集中供热比小锅炉效益高；热电联供效益更高，利用了高端能量，白白回收了电能；热电联供也是参数越高越好；联合循环发电效率更高

6、。应该有区域规划—数字地图的提出；这是完全政府层面的事；能源评估需有“能源的区域性评估”—一个节能很大潜力的领域。大型化，且高参数化，获益越大。2021/7/16103.按第一定律计算的是当量热量，只反映能量的数量；反映能量质量的是被第二定律所决定的等价热量：电1kwh=3600kj=电加热放出的热量(当量)。而取得1kwh电，发电厂效率30～40%，需11840kj，即0.404kg标煤的热量，就是电的等价值；而蒸汽3600kj，锅炉效率80～90%需4500kj的热量的煤，即0.15kg标煤。是蒸汽的等价值。不能说锅炉效率高于发电厂的2倍；电的功能远非蒸汽所可比，品

7、位高得多，等价值也高的多——等价值揭示了能量的本质。2021/7/1611从统计学看：热能是分子的无序运动，而电能是原子的有序运动。从有序到无序很容易，而从无序到有序不容易。能源等级完全不一样。可见普遍意义上讲：第一定律的热平衡已不能作为评价能量利用完善性的可比尺度。4.热平衡只考虑外部损失，而“火用”平衡才是对能量利用完善程度的评价—把能的质量充分利用：“火用”=Q×卡诺η—恒温热源=△i-T△S—流动体系(变温)=kwh—电或机械能——可以转化为功的能，可用能。2021/7/1612焓=“火用”＋“火无”“火无”=Q×（1-卡诺η）=