熱系統(tǒng)評估PPT課件

1、1 過程熵產(chǎn)可衡量過程不可逆程度及作功能力損失的大小，過程熵產(chǎn)可衡量過程不可逆程度及作功能力損失的大小，對整個系統(tǒng)各個裝置逐一分析各設(shè)備的熵產(chǎn)即可找出不可逆性程對整個系統(tǒng)各個裝置逐一分析各設(shè)備的熵產(chǎn)即可找出不可逆性程度最大的薄弱環(huán)節(jié)，指導實際循環(huán)的改善。度最大的薄弱環(huán)節(jié)，指導實際循環(huán)的改善。 0gj 1nITS環(huán)境溫度環(huán)境溫度 工質(zhì)流經(jīng)整個系統(tǒng)各部件之總熵產(chǎn)工質(zhì)流經(jīng)整個系統(tǒng)各部件之總熵產(chǎn) 第二定律分析法第二定律分析法不可逆損失也可采用不可逆損失也可采用方法方法 xe效率效率 5-1 熱工裝置的效率和損失系數(shù) 有效有效提供的提供的第1頁/共75頁2一、一、效率和效率和損失系數(shù)損失系數(shù) 能量的合理

2、利用，是能量中能量的合理利用，是能量中的合理利用的合理利用。要充分利用為實施某種過程所提供能量中的要充分利用為實施某種過程所提供能量中的在完成一個特定過程時要耗費盡量少的在完成一個特定過程時要耗費盡量少的在實際的能量轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)盡量減少在實際的能量轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)盡量減少的損失。的損失。顯然，對于在給定條件下進行的過程，能用顯然，對于在給定條件下進行的過程，能用損失損失 的大小用來衡量該過程熱力學完善程度。的大小用來衡量該過程熱力學完善程度。 不可逆過程不可逆過程損失損失過程不可逆性越過程不可逆性越大，大，損失越大損失越大的總量隨不可逆的總量隨不可逆過程進行不斷減少過程進行不斷減少用能的實質(zhì)是用用

3、能的實質(zhì)是用 如何合理正確利用能量如何合理正確利用能量第2頁/共75頁3系統(tǒng)或設(shè)備系統(tǒng)或設(shè)備效率：效率：在系統(tǒng)或設(shè)備進行的過程中，被利用或收益的在系統(tǒng)或設(shè)備進行的過程中，被利用或收益的與支付或耗費與支付或耗費的的的比值的比值 系統(tǒng)或過程中耗費系統(tǒng)或過程中耗費與收益與收益之差即為系統(tǒng)或設(shè)備進行的不之差即為系統(tǒng)或設(shè)備進行的不可逆過程所引起的可逆過程所引起的損失：損失： 損失和損失和損系數(shù)損系數(shù) 效率效率 熱力系統(tǒng)或熱工設(shè)備中熱力系統(tǒng)或熱工設(shè)備中的利用程度，的利用程度， 或系統(tǒng)中進行熱力過程的熱力學完善程度?；蛳到y(tǒng)中進行熱力過程的熱力學完善程度。 xx,gainex,pay1EEx,gainEx,p

4、ayEx,x,payx,gainlEEE第3頁/共75頁4所以所以損失系數(shù)損失系數(shù) 效率是耗費效率是耗費的利用分額，的利用分額，損失系數(shù)是耗費損失系數(shù)是耗費的損失分額。的損失分額。因此因此二、二、效率的不同形式效率的不同形式 構(gòu)造構(gòu)造平衡方程時平衡方程時 系統(tǒng)的輸入系統(tǒng)的輸入不一定就是耗費不一定就是耗費，輸出輸出不一定就是收益不一定就是收益 ；耗費耗費和收益和收益中必須包含所有向中必須包含所有向系統(tǒng)輸入的系統(tǒng)輸入的和從系統(tǒng)輸出的和從系統(tǒng)輸出的； 輸入輸入和輸出和輸出中任一項中任一項只能在只能在耗費耗費和收益和收益中出現(xiàn)一次。中出現(xiàn)一次。 xx,payx,x,ex,payx,pay11llEEE

5、EE x,x,paylEE第4頁/共75頁5按按的作用，可以將外界分為三種：的作用，可以將外界分為三種：向系統(tǒng)或設(shè)備提供耗費向系統(tǒng)或設(shè)備提供耗費的能源或的能源或源源A； 的主要收益戶的主要收益戶B； 是是的輔助收益戶的輔助收益戶C。 穩(wěn)定工作系統(tǒng)穩(wěn)定工作系統(tǒng)平衡方程式：平衡方程式： 其中每項其中每項沒有計入宏觀位能沒有計入宏觀位能 上述四項至少有一項不為零上述四項至少有一項不為零 其它其它流，上述四項可以全為零。流，上述四項可以全為零。 x,Ax,Bx,Cx,Ax,Bx,Cx,lEEEEEEEx,Ax,B,EE2x,x,fx,x,12iHQWEEmcEE第5頁/共75頁6x,Ax,Bx,Cx,

6、Ax,Bx,Cx,lEEEEEEExx,Ax,Bx,Cx,Ax,Bx,CeEEEEEE x,Ax,Ax,Bx,Bx,Cx,Cx,lEEEEEEE x,Ax,Ax,Cx,Cx,Bx,Bx,lEEEEEEE xx,Bx,Bx,Cx,Cx,Ax,AeEEEEEE xx,Bx,Bx,Ax,Ax,Cx,CeEEEEEE第6頁/共75頁7 系統(tǒng)以外發(fā)生的系統(tǒng)以外發(fā)生的損失（如燃氣輪機的排氣、鍋爐的排煙損失（如燃氣輪機的排氣、鍋爐的排煙和其它場合下的向環(huán)境大氣的排汽、排熱水和排熱物體等）和其它場合下的向環(huán)境大氣的排汽、排熱水和排熱物體等）稱為系統(tǒng)稱為系統(tǒng)外部外部損失損失 。x,out()lE 同時考慮了外部

7、同時考慮了外部損失的損失的效率總是小于只考慮內(nèi)部效率總是小于只考慮內(nèi)部損損失的失的效率。效率。 例例5-1 研究系統(tǒng)及其內(nèi)部進行的過程時，系統(tǒng)內(nèi)部以及系統(tǒng)與有關(guān)研究系統(tǒng)及其內(nèi)部進行的過程時，系統(tǒng)內(nèi)部以及系統(tǒng)與有關(guān)外界間（包括環(huán)境大氣）進行不可逆過程所引起的外界間（包括環(huán)境大氣）進行不可逆過程所引起的損失（如系損失（如系統(tǒng)內(nèi)部摩擦不可逆因素引起的統(tǒng)內(nèi)部摩擦不可逆因素引起的損失，以及系統(tǒng)與有關(guān)外界間溫損失，以及系統(tǒng)與有關(guān)外界間溫差傳熱等），稱為系統(tǒng)差傳熱等），稱為系統(tǒng)內(nèi)部內(nèi)部損失損失。 x,ilE三、內(nèi)部三、內(nèi)部損失和外部損失和外部損失損失第7頁/共75頁8 p-v及及T-s圖圖 .123456.

8、 .p1. .12465.p1.bap2.3.ss5-2 電廠電廠分析和熱電合產(chǎn)經(jīng)濟分析分析和熱電合產(chǎn)經(jīng)濟分析 一、電廠基本理論循環(huán)的一、電廠基本理論循環(huán)的分析分析 簡單蒸汽動力裝置循環(huán)簡單蒸汽動力裝置循環(huán)郎肯循環(huán)郎肯循環(huán)第8頁/共75頁9 初參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響初參數(shù)對朗肯循環(huán)熱效率的影響 初溫初溫t112TT 或或 循環(huán)循環(huán)1T2T3561T =循環(huán)循環(huán)123561+循環(huán)循環(huán)11T2T21tt11 2 21t123561TTt.1T2T不變不變1T2T1T1T 但循環(huán)但循環(huán)123561平均吸熱溫度高于平均吸熱溫度高于循環(huán)循環(huán)11T2T21，而放熱溫度相同。，而放熱溫度相同。 朗肯循環(huán)

9、的熱效率朗肯循環(huán)的熱效率 1243net2t11141hhhhwqqqhh 第9頁/共75頁10 初壓力初壓力 p1但但 x2下降且下降且 p太高造成強度問題太高造成強度問題. .t12TT不變不變 背壓背壓 p2.2b3b4b1T但受制于環(huán)境不能任意降低但受制于環(huán)境不能任意降低226kPa,36.17 C;4kPa,28.95 Cssptpt同時，同時，x2下降下降 。 t2T 基本不變基本不變第10頁/共75頁114-1 水在蒸汽發(fā)生器中的預(yù)熱、水在蒸汽發(fā)生器中的預(yù)熱、汽化過程近似認為定壓過程汽化過程近似認為定壓過程 114qhh1-2過程絕熱過程絕熱t(yī),T12whh2-3乏汽在冷凝器中冷

10、凝，乏汽在冷凝器中冷凝，也為定壓過程也為定壓過程 223qhh4-3絕熱壓縮，給水泵消耗的功絕熱壓縮，給水泵消耗的功43Cwhh壓水堆壓水堆二回路基本循環(huán)的理論熱效率二回路基本循環(huán)的理論熱效率 net232t111411whhqqqhh 循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率 第11頁/共75頁12蒸汽參數(shù)對循環(huán)的影響蒸汽參數(shù)對循環(huán)的影響蒸汽初壓力和初溫的影響蒸汽初壓力和初溫的影響 循環(huán)平均放熱溫度循環(huán)平均放熱溫度T m2 相等相等 ,但但1p2341p的的平均吸熱溫度比循環(huán)平均吸熱溫度比循環(huán)12341的平均吸熱溫度高，的平均吸熱溫度高，因此初壓較高的循環(huán)因此初壓較高的循環(huán)1p2p341p熱效率較高。熱效率較高

11、。 單純提高初壓力，雖可使熱效率提高，但同時也會造成汽輪機單純提高初壓力，雖可使熱效率提高，但同時也會造成汽輪機出口蒸汽干度下降，蒸汽干度過低將危及汽輪機的安全運行。出口蒸汽干度下降，蒸汽干度過低將危及汽輪機的安全運行。 提高二回路蒸汽溫度（或壓力）需提高一回路冷卻劑的溫度，提高二回路蒸汽溫度（或壓力）需提高一回路冷卻劑的溫度，提高一回路壓力，但，受到水熱物性質(zhì)的制約。例如，大亞灣提高一回路壓力，但，受到水熱物性質(zhì)的制約。例如，大亞灣核電廠反應(yīng)堆出口核電廠反應(yīng)堆出口 冷卻劑平均溫度為冷卻劑平均溫度為329.8，一回路壓力為，一回路壓力為15.5MPa（飽和溫度（飽和溫度344.7）。若提高到）

12、。若提高到20MPa（飽和溫度（飽和溫度365.7），雖然冷卻劑溫度提高了），雖然冷卻劑溫度提高了21，可以使二回路蒸汽的，可以使二回路蒸汽的初溫有一定的提高，帶來循環(huán)熱效率的些微提高，但一回路壓初溫有一定的提高，帶來循環(huán)熱效率的些微提高，但一回路壓力卻因此而提高了力卻因此而提高了4.5MPa，這將提高系統(tǒng)內(nèi)各主要設(shè)備的承壓，這將提高系統(tǒng)內(nèi)各主要設(shè)備的承壓要求及材料和加工制造的難度，最終影響到電廠的經(jīng)濟性，所要求及材料和加工制造的難度，最終影響到電廠的經(jīng)濟性，所以目前壓水堆核電廠一回路系統(tǒng)的工作壓力大多在以目前壓水堆核電廠一回路系統(tǒng)的工作壓力大多在15MPa。 第12頁/共75頁13 乏汽參數(shù)

13、的影響乏汽參數(shù)的影響 維持蒸汽初參數(shù)維持蒸汽初參數(shù)p1、T1不變，降低乏汽壓不變，降低乏汽壓力力p2，熱效率將提高。，熱效率將提高。 乏汽壓力乏汽壓力p2選擇取決于冷凝器內(nèi)冷卻流選擇取決于冷凝器內(nèi)冷卻流體的溫度，一般冷卻流體是自然界中的水。體的溫度，一般冷卻流體是自然界中的水。因此，降低因此，降低p2受制于環(huán)境介質(zhì)的溫度。受制于環(huán)境介質(zhì)的溫度。汽輪機內(nèi)部相對效率汽輪機內(nèi)部相對效率T（簡稱汽機效率）（簡稱汽機效率） t,Tact12actTt,T12whhwhh近代大功率汽輪機近代大功率汽輪機T 在在0.92左右左右 有摩阻的實際朗肯循環(huán)有摩阻的實際朗肯循環(huán) 損失損失x,0 g02,act1()

14、leT sT ss第13頁/共75頁14 再熱循環(huán)再熱循環(huán) 新汽膨脹到某一中間壓力后撤出汽輪機，導入鍋爐中特新汽膨脹到某一中間壓力后撤出汽輪機，導入鍋爐中特設(shè)的再熱器或其它換熱設(shè)備中，使之再加熱，然后再導入汽輪機設(shè)的再熱器或其它換熱設(shè)備中，使之再加熱，然后再導入汽輪機繼續(xù)膨脹到背壓繼續(xù)膨脹到背壓的循環(huán)。的循環(huán)。 再熱對循環(huán)的影響再熱對循環(huán)的影響 提高汽輪機末端蒸汽干度提高汽輪機末端蒸汽干度對循環(huán)熱效率的影響對循環(huán)熱效率的影響 熱效率熱效率 net12t112()()()()abbawhhhhqhhhh 根據(jù)已有經(jīng)驗，中間壓力在根據(jù)已有經(jīng)驗，中間壓力在p1的的2030%范圍內(nèi)，對提高熱范圍內(nèi)，對

15、提高熱效率的作用最大。但選取中間壓力時必須注意使進入冷凝器的乏效率的作用最大。但選取中間壓力時必須注意使進入冷凝器的乏汽干度在允許范圍內(nèi)，此為再熱之根本目的。汽干度在允許范圍內(nèi)，此為再熱之根本目的。 第14頁/共75頁15壓水堆二回路循環(huán)的新蒸汽是飽和或僅壓水堆二回路循環(huán)的新蒸汽是飽和或僅稍微過熱的，因此提高蒸汽膨脹終態(tài)的干稍微過熱的，因此提高蒸汽膨脹終態(tài)的干度更顯重要；度更顯重要； 壓水堆電廠汽水分離再熱的特征壓水堆電廠汽水分離再熱的特征核電廠的熱源的特殊性，核電廠循環(huán)的再熱是由新蒸汽完成，核電廠的熱源的特殊性，核電廠循環(huán)的再熱是由新蒸汽完成，因此對循環(huán)熱效率的提高并不有利，但汽水分離再熱對

16、保證汽輪因此對循環(huán)熱效率的提高并不有利，但汽水分離再熱對保證汽輪機的安全運行提供了保障。機的安全運行提供了保障。 第15頁/共75頁161- -kgkg.0101.1kg1- -kg 抽汽回熱循環(huán)抽汽回熱循環(huán) 工程上采用的回熱方式是從汽輪機的適當部位抽出尚未完全工程上采用的回熱方式是從汽輪機的適當部位抽出尚未完全膨脹的壓力、溫度相對較高的少量蒸汽，去加熱低溫凝結(jié)水。膨脹的壓力、溫度相對較高的少量蒸汽，去加熱低溫凝結(jié)水。 大亞灣電站一回路壓力為大亞灣電站一回路壓力為15.5MPa，冷卻劑平均出口溫度，冷卻劑平均出口溫度329.8，平均進口溫度，平均進口溫度290.8，但凝結(jié)水的溫度僅約，但凝結(jié)水

17、的溫度僅約40 。 現(xiàn)代大中型蒸汽動力裝置毫無例外均采用回熱循環(huán)，抽汽的級現(xiàn)代大中型蒸汽動力裝置毫無例外均采用回熱循環(huán)，抽汽的級數(shù)由數(shù)由23級到級到78級，參數(shù)越高、容量越大的機組，回熱級數(shù)越級，參數(shù)越高、容量越大的機組，回熱級數(shù)越多。大亞灣核電站的二回路循環(huán)就有高達多。大亞灣核電站的二回路循環(huán)就有高達7級的抽汽。級的抽汽。 第16頁/共75頁17循環(huán)分析循環(huán)分析循環(huán)凈功循環(huán)凈功 111net10102112110()(1)()(1)()()whhhhhhhh循環(huán)吸熱量循環(huán)吸熱量 1110 qhh循環(huán)熱效率循環(huán)熱效率 nett,R1wq 工質(zhì)平均吸熱溫度提高，平均放熱溫度不變，工質(zhì)平均吸熱溫度

18、提高，平均放熱溫度不變，回熱循回熱循環(huán)的熱效率一定大于單純朗肯循環(huán)的熱效率。環(huán)的熱效率一定大于單純朗肯循環(huán)的熱效率。 回熱循環(huán)分析計算回熱循環(huán)分析計算 確定抽汽量確定抽汽量1 熱平衡方程熱平衡方程 11110 4100 (1)()()hhhh忽略水泵功忽略水泵功 24hh 110 2102hhhh第17頁/共75頁18 電廠蒸汽循環(huán)的熱分析和電廠蒸汽循環(huán)的熱分析和分析分析 第一定律分析法第一定律分析法 以能量的數(shù)量為立足點，從以能量的數(shù)量為立足點，從能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量關(guān)系來評價循能量轉(zhuǎn)換的數(shù)量關(guān)系來評價循環(huán)的經(jīng)濟性，熱效率為指標。環(huán)的經(jīng)濟性，熱效率為指標。 抓住能量數(shù)量上的平衡，考抓住能量數(shù)量上的

19、平衡，考慮能量數(shù)量的利用程度，反映慮能量數(shù)量的利用程度，反映能量數(shù)量的能量數(shù)量的“外部損失外部損失” 火力發(fā)電廠蒸汽動力裝置熱火力發(fā)電廠蒸汽動力裝置熱平衡揭示鍋爐散熱、排煙和不平衡揭示鍋爐散熱、排煙和不完全燃燒損失、汽輪機和管道完全燃燒損失、汽輪機和管道等散熱損失及冷凝器熱損失，等散熱損失及冷凝器熱損失，得到裝置的能流分配和熱效率。得到裝置的能流分配和熱效率。 第二定律分析法第二定律分析法 從能量的數(shù)量和質(zhì)量來分析，從能量的數(shù)量和質(zhì)量來分析，以以“熵產(chǎn)或作功能力損失和熵產(chǎn)或作功能力損失和效效率率” 為指標。其中為指標。其中分析法揭示分析法揭示出能量中出能量中的轉(zhuǎn)換、傳遞、利用的轉(zhuǎn)換、傳遞、利用

20、和損失情況，得出系統(tǒng)和損失情況，得出系統(tǒng)效率。效率。 抓住不可逆過程中抓住不可逆過程中轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)?、不可能轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢赡苻D(zhuǎn)變?yōu)椋沂境?，揭示出系統(tǒng)內(nèi)部存在的能量系統(tǒng)內(nèi)部存在的能量“質(zhì)質(zhì)”的貶值的貶值和損耗。和損耗。 兩種方法揭示的不完善部位及損失大小不同兩種方法揭示的不完善部位及損失大小不同 系統(tǒng)的能量分析方法系統(tǒng)的能量分析方法第18頁/共75頁19設(shè)設(shè) 備備能量損失占輸入能量損失占輸入能量的比（能量的比（%）損失占輸入損失占輸入量的比（量的比（%）鍋爐：鍋爐： 燃燒過程燃燒過程 傳熱過程傳熱過程 煙道損失煙道損失 其他損失其他損失汽輪機汽輪機冷凝器冷凝器加熱器加熱器其他其他合計合計9 0470

21、35949 29.7 14.9 0.68 3.7241.51.05.561某蒸汽動力裝置兩種分析結(jié)果某蒸汽動力裝置兩種分析結(jié)果第19頁/共75頁20 壓水堆核電廠二回路簡化系統(tǒng)分析結(jié)果壓水堆核電廠二回路簡化系統(tǒng)分析結(jié)果 第20頁/共75頁21簡化的二回路各點參數(shù)簡化的二回路各點參數(shù) No.參參 數(shù)數(shù)34 5678p / MPa6.697.080.72012.5140.6590.0885t / 282.8230.2166.1224.3267.396.2h / kJ/kg2772.5992.02477.52652.12991.02623.0s / kJ/(kgK)5.8302.6036.0455.

22、9527.2037.274x / %99.6900.92ex,H/ kJ/kg1039.73220.85680.66882.97849.07459.91qm / kg/s1304.781685.171104.425200.35928.30204.50環(huán)境參數(shù)環(huán)境參數(shù) 00.1MPap 0298KT 以二回路水在蒸汽發(fā)生器以二回路水在蒸汽發(fā)生器吸收的熱量為基準，忽略管路吸收的熱量為基準，忽略管路散熱損失和壓力損失，假定流散熱損失和壓力損失，假定流經(jīng)冷凝器后海水溫度由經(jīng)冷凝器后海水溫度由23上上升到升到30 第21頁/共75頁22 No.參參 數(shù)數(shù)91011121314p / MPa0.0070.

23、0070.69040.69042.5146.69t / 39.039.039.4137.1224.3282.8h / kJ/kg2354.6163.4165.5577.0982.72772.5s / kJ/(kgK)7.5790.5590.5641.7092.5965.830 x / %99.69ex,H/ kJ/kg100.621.381.9972.28213.661039.73qm / kg/s723.801104.4251104.425200.351685.17380.39環(huán)境參數(shù)環(huán)境參數(shù) 00.1MPap 0298KT 以二回路水在蒸汽發(fā)生器以二回路水在蒸汽發(fā)生器吸收的熱量為基準，忽略

24、管路吸收的熱量為基準，忽略管路散熱損失和壓力損失，假定流散熱損失和壓力損失，假定流經(jīng)冷凝器后海水溫度由經(jīng)冷凝器后海水溫度由23上上升到升到30 第22頁/共75頁23 No.參參 數(shù)數(shù)151617181920p / MPa2.4630.6590.0070.0070.10.1t / 223.2267.339.039.02330h / kJ/kg1281.62991.02452.2400.796.5125.8s / kJ/(kgK)3.1987.2037.8911.3190.3390.436x / %ex,H/ kJ/kg333.16849.07105.2512.200.0440.438qm /

25、kg/s1380.39176.125176.125204.50環(huán)境參數(shù)環(huán)境參數(shù) 00.1MPap 0298KT 以二回路水在蒸汽發(fā)生器以二回路水在蒸汽發(fā)生器吸收的熱量為基準，忽略管路吸收的熱量為基準，忽略管路散熱損失和壓力損失，假定流散熱損失和壓力損失，假定流經(jīng)冷凝器后海水溫度由經(jīng)冷凝器后海水溫度由23上上升到升到30 第23頁/共75頁24 循環(huán)循環(huán)分析分析進入進入系統(tǒng)系統(tǒng)減減去去離開離開系統(tǒng)的系統(tǒng)的減減去系統(tǒng)去系統(tǒng)損失損失等于等于系統(tǒng)系統(tǒng)增量增量。 平衡方程：平衡方程：損失進入系統(tǒng)的損失進入系統(tǒng)的離開系統(tǒng)的離開系統(tǒng)的。穩(wěn)定流動系統(tǒng)穩(wěn)定流動系統(tǒng)內(nèi)部內(nèi)部損失損失工質(zhì)在設(shè)備內(nèi)部經(jīng)歷不可逆過程工質(zhì)

26、在設(shè)備內(nèi)部經(jīng)歷不可逆過程外部外部損失損失由于泄漏、散熱等造成由于泄漏、散熱等造成+汽輪機這類作功設(shè)備汽輪機這類作功設(shè)備進行絕熱過程，定義進行絕熱過程，定義 無功量輸入或輸出設(shè)備，無功量輸入或輸出設(shè)備，如蒸汽發(fā)生器、冷凝器、如蒸汽發(fā)生器、冷凝器、高低壓加熱器、除氧器，高低壓加熱器、除氧器，定義定義 效率效率第24頁/共75頁25 項目項目名稱名稱數(shù)值數(shù)值/（kJ/s）相對百分率相對百分率/ %平衡法平衡法熱平衡法熱平衡法平衡法平衡法熱平衡法熱平衡法一、一回路冷卻劑提供的熱量一、一回路冷卻劑提供的熱量 冷卻劑提供的熱量的冷卻劑提供的熱量的值值 3.0001063.0001061001470257.

27、7100二、過程損失二、過程損失 （1）蒸汽發(fā)生器損失）蒸汽發(fā)生器損失 （2）汽輪機高壓缸損失）汽輪機高壓缸損失 （3）汽輪機低壓缸損失）汽輪機低壓缸損失 （4）水泵汽輪機損失）水泵汽輪機損失 （5）給水泵損失）給水泵損失 （6）凝水泵損失）凝水泵損失 （7）汽水分離再熱器損失）汽水分離再熱器損失 （8）凝汽器損失）凝汽器損失 （9）低壓加熱器損失）低壓加熱器損失 （10）除氧器損失）除氧器損失90308.56.1478050.45.31101788.36.926735.5559.250.460.0023522.00.241645.60.1182775.95.6391660.72023383.

28、76.2367.4713926.70.9523408.21.59三、凈輸出有用功三、凈輸出有用功976404.9976404.966.3932.5二回路循環(huán)的能分析和二回路循環(huán)的能分析和分析表分析表 第25頁/共75頁26二回路裝置二回路裝置流圖和熱流圖流圖和熱流圖 第26頁/共75頁27 討論討論 （1）冷凝器中冷卻水帶走的能量占一回路提供熱量的比例）冷凝器中冷卻水帶走的能量占一回路提供熱量的比例67.47%，即幾乎輸入能量的，即幾乎輸入能量的2/3在冷凝器中損失，但是冷凝器在冷凝器中損失，但是冷凝器中的中的損失僅是一回路供給損失僅是一回路供給的約的約6%。 （2）本案例假設(shè)不計除水泵汽輪機

29、外的散熱損失，所以各）本案例假設(shè)不計除水泵汽輪機外的散熱損失，所以各個設(shè)備的能量效率均為個設(shè)備的能量效率均為100%，但這些設(shè)備都有可用能損失。，但這些設(shè)備都有可用能損失。以汽輪機為例，由于汽輪機內(nèi)過程的不可逆性，雖然沒有散熱以汽輪機為例，由于汽輪機內(nèi)過程的不可逆性，雖然沒有散熱損失，但兩級的損失，但兩級的損失之和高達一回路輸入損失之和高達一回路輸入的的12.23%。 （3）二回路裝置的）二回路裝置的分析結(jié)果與第一章所提出的火力發(fā)電廠分析結(jié)果與第一章所提出的火力發(fā)電廠蒸汽動力裝置的蒸汽動力裝置的分析的結(jié)果有明顯差異?；鹆Πl(fā)電廠蒸汽動力分析的結(jié)果有明顯差異。火力發(fā)電廠蒸汽動力裝置的裝置的分析中鍋

30、爐內(nèi)分析中鍋爐內(nèi)損失占輸入損失占輸入量的量的49%，本案例中蒸汽，本案例中蒸汽發(fā)生器的發(fā)生器的損失僅損失僅6.14%，燃料燃燒是典型不可逆過程，燃料燃燒是典型不可逆過程，燃料的化學能轉(zhuǎn)換成燃氣的熱力學能伴隨著巨大可用能損失；燃料的化學能轉(zhuǎn)換成燃氣的熱力學能伴隨著巨大可用能損失；鍋爐中燃氣的平均溫度遠高于水和水蒸氣的平均溫度鍋爐中燃氣的平均溫度遠高于水和水蒸氣的平均溫度而蒸汽發(fā)生器中一回路的冷卻劑的平均溫度與二回路中而蒸汽發(fā)生器中一回路的冷卻劑的平均溫度與二回路中輸入的給輸入的給水和輸出的飽和蒸汽平均溫度之間差別不大水和輸出的飽和蒸汽平均溫度之間差別不大，故，故損失不大。損失不大。 第27頁/共

31、75頁28 （4）雖然低壓加熱器和除氧器等設(shè)備中存在）雖然低壓加熱器和除氧器等設(shè)備中存在損失，但是由損失，但是由于提高了給水的溫度，減小了蒸汽發(fā)生器內(nèi)傳熱介質(zhì)間的溫差，于提高了給水的溫度，減小了蒸汽發(fā)生器內(nèi)傳熱介質(zhì)間的溫差，使蒸汽發(fā)生器內(nèi)使蒸汽發(fā)生器內(nèi)損失較大的下降從而有利于裝置整體效率的提損失較大的下降從而有利于裝置整體效率的提高。高。 （5）如果綜合考慮包括反應(yīng)堆在內(nèi)的整個系統(tǒng)，則裝置）如果綜合考慮包括反應(yīng)堆在內(nèi)的整個系統(tǒng)，則裝置效效率將大為減小，壓水堆冷卻劑采用水為一回路冷卻劑，核燃料的率將大為減小，壓水堆冷卻劑采用水為一回路冷卻劑，核燃料的核能轉(zhuǎn)變成壓力水的熱力學能有極大的核能轉(zhuǎn)變成壓

32、力水的熱力學能有極大的損失；水的臨界溫度才損失；水的臨界溫度才374.15，所以，提高一回路壓力對于減少，所以，提高一回路壓力對于減少損失的效果非常有損失的效果非常有限，改用金屬鈉作冷卻劑，在熱力學意義上是降低這種損失的有限，改用金屬鈉作冷卻劑，在熱力學意義上是降低這種損失的有效措施。效措施。 總之，就壓水堆發(fā)電廠的二回路而言，從第一定律分析法總之，就壓水堆發(fā)電廠的二回路而言，從第一定律分析法（熱分析）的角度看，冷凝器中損失了絕大部分能量，但從第（熱分析）的角度看，冷凝器中損失了絕大部分能量，但從第二定律分析法（二定律分析法（分析）的分析）的角度來看角度來看損失，最大損失發(fā)生損失，最大損失發(fā)生

33、在汽輪機內(nèi)，應(yīng)盡可能改善汽輪機內(nèi)的通流結(jié)構(gòu)的氣動特性，在汽輪機內(nèi)，應(yīng)盡可能改善汽輪機內(nèi)的通流結(jié)構(gòu)的氣動特性，減少不可逆損失。減少不可逆損失。 第28頁/共75頁29 以年產(chǎn)以年產(chǎn)6萬噸氮肥的某化肥廠動力車間熱電合產(chǎn)為例介紹萬噸氮肥的某化肥廠動力車間熱電合產(chǎn)為例介紹分析在熱電合產(chǎn)方案的經(jīng)濟分析中的熱電合產(chǎn)應(yīng)用分析在熱電合產(chǎn)方案的經(jīng)濟分析中的熱電合產(chǎn)應(yīng)用 p / MPat / qm / t/h0.3200481.220815 2.540014動力車間裝有四臺鍋爐動力車間裝有四臺鍋爐 需三種蒸汽需三種蒸汽 系統(tǒng)中還裝有一臺容量為系統(tǒng)中還裝有一臺容量為3000kW的背壓機組，進的背壓機組，進汽參數(shù)為汽

34、參數(shù)為390 、2.4MPa排汽壓力為排汽壓力為0.3MPa。 爐號爐號p/MPat/qm/ t/h爐型爐型設(shè)計效率設(shè)計效率N1N2N3N42.53.93.93.940045040040030353535鏈條鏈條煤粉煤粉煤粉煤粉煤粉煤粉0.800.870.870.87二、熱電合供方案分析二、熱電合供方案分析第29頁/共75頁30 建造時為了便于機爐并列運行，采用方案建造時為了便于機爐并列運行，采用方案I，對，對N2、N3、N4三三臺煤粉爐作了改造，將其運行參數(shù)降至臺煤粉爐作了改造，將其運行參數(shù)降至400、2.5MPa，除氧器，除氧器從在從在0.12 MPa下運行改為在下運行改為在0.18 MP

35、a下運行。不配備高壓回熱加下運行。不配備高壓回熱加熱器，使鍋爐給水溫度由熱器，使鍋爐給水溫度由160降至降至116。采用這種方案后，用。采用這種方案后，用戶所需的三種參數(shù)的蒸汽中，除戶所需的三種參數(shù)的蒸汽中，除2.5MPa的蒸汽可直接由鍋爐產(chǎn)的蒸汽可直接由鍋爐產(chǎn)生的蒸汽供應(yīng)外，其它兩種參數(shù)的蒸汽都要全部或部分地通過兩生的蒸汽供應(yīng)外，其它兩種參數(shù)的蒸汽都要全部或部分地通過兩臺減壓減溫器輸出。臺減壓減溫器輸出。 鍋爐改造后，運行效果不佳，平均的鍋爐效率只有鍋爐改造后，運行效果不佳，平均的鍋爐效率只有65%，鍋爐，鍋爐耗煤量大大增加。耗煤量大大增加。 對方案對方案I作作平衡計算，找出平衡計算，找出損

36、失最大的環(huán)節(jié)，為擬選合理損失最大的環(huán)節(jié)，為擬選合理而有較高經(jīng)濟效益的熱電合產(chǎn)方案指明方向。而有較高經(jīng)濟效益的熱電合產(chǎn)方案指明方向。 假設(shè)：壓力為假設(shè)：壓力為0.1MPa、溫度為、溫度為20的水流的比的水流的比為零；為零； 假定假定N1、N2、N3爐運行；爐運行； 除鍋爐至背壓機的蒸汽管道考慮壓力損失及散熱損失除鍋爐至背壓機的蒸汽管道考慮壓力損失及散熱損失 外，其它汽水管道、設(shè)備都忽略這種損失；外，其它汽水管道、設(shè)備都忽略這種損失； 鍋爐排污及動力車間的汽水泄漏損失及泵功忽略不計；鍋爐排污及動力車間的汽水泄漏損失及泵功忽略不計； 取燃料取燃料等于燃料低發(fā)熱量（等于燃料低發(fā)熱量（q=29307.6

37、kJ/kg）。）。第30頁/共75頁31系統(tǒng)及參數(shù)圖系統(tǒng)及參數(shù)圖第31頁/共75頁32計算結(jié)果表計算結(jié)果表項項 目目代號代號值值/ /kW占占E Exfxf的百分數(shù)的百分數(shù)/ /%供給熱電用戶的供給熱電用戶的鍋爐鍋爐損失損失蒸汽管道蒸汽管道損失損失背壓機組背壓機組損失損失除氧器（除氧器（2 2臺）臺）損失損失減溫減壓器減溫減壓器損失損失減溫減壓器減溫減壓器損失損失ExgainEl,BEl,TUEl,TEl,OEl,El,20858.370472.7204.21238.9794.2516.21946.721.7173.390.211.290.830.542.03小小 計計96031.2100.0

38、方案方案I效率很低，僅效率很低，僅21.71%最大部分的最大部分的損失發(fā)生在鍋爐中損失發(fā)生在鍋爐中其次是在減壓減溫器其次是在減壓減溫器II中中燃料的燃燒、散熱及不可逆?zhèn)鳠崴鹑剂系娜紵?、散熱及不可逆?zhèn)鳠崴瓞F(xiàn)行條件下恢復(fù)鍋爐原參現(xiàn)行條件下恢復(fù)鍋爐原參數(shù)運行，并提高鍋爐效率數(shù)運行，并提高鍋爐效率選用一臺適當容量選用一臺適當容量的背壓機組代替的背壓機組代替節(jié)流損失節(jié)流損失第32頁/共75頁33 方案方案II要點：要點：N2、N3和和N4爐恢復(fù)原設(shè)計參數(shù)（爐恢復(fù)原設(shè)計參數(shù)（450、3.9MPa）運行；增設(shè)高壓加熱器，將鍋爐給水加熱到運行；增設(shè)高壓加熱器，將鍋爐給水加熱到160；N1爐給水溫爐給水

39、溫度恢復(fù)到度恢復(fù)到104（即除氧器在（即除氧器在0. 12MPa下運行）；增裝一臺下運行）；增裝一臺B3-35/10背壓機組，進汽參數(shù)為背壓機組，進汽參數(shù)為435、3.5MPa，使兩臺背壓機組發(fā)，使兩臺背壓機組發(fā)電達電達4871.4kW。 方案方案要點：鍋爐參數(shù)與方案要點：鍋爐參數(shù)與方案相同相同增設(shè)一臺增設(shè)一臺Y02背壓機組，背壓機組，發(fā)電發(fā)電1500kW，進汽參數(shù)為，進汽參數(shù)為390、2.4MPa，使兩臺背壓機組發(fā)，使兩臺背壓機組發(fā)電達電達4500kW。第33頁/共75頁34方案方案第34頁/共75頁35方案方案第35頁/共75頁36各方案比較表各方案比較表（ ）B0.80序序號號項項 目目

40、單單 位位數(shù)數(shù) 值值備備 注注方案方案I方案方案II 方案方案123456鍋爐消耗標準鍋爐消耗標準煤耗量煤耗量燃料（標準煤燃料（標準煤)總總供給熱、電用供給熱、電用戶的戶的系統(tǒng)的系統(tǒng)的效率效率發(fā)電的標準煤發(fā)電的標準煤耗率耗率年節(jié)約標準煤年節(jié)約標準煤t/hkWkW%kg/(kWh)噸噸/年年11.79696031.220858.321.710.213/9.439 12.07576842.9 98302.622729.7 22358.329.60 22.740.163 0.191414.2 -1674燃料燃料=低發(fā)熱值低發(fā)熱值只計鍋爐熱損失只計鍋爐熱損失年運行年運行6000小時小時 方案方案II需

41、要增加兩個回熱加熱器；更換三臺給水泵（二臺工作，需要增加兩個回熱加熱器；更換三臺給水泵（二臺工作，一臺備用）；增設(shè)一些汽、水管道與一個減壓減溫器一臺備用）；增設(shè)一些汽、水管道與一個減壓減溫器III，投資，投資較大，改建也較麻煩。從能量的合理利用及長遠的經(jīng)濟效果來較大，改建也較麻煩。從能量的合理利用及長遠的經(jīng)濟效果來看，方案看，方案II是較合理的，它既滿足了工藝用熱的需要，又可節(jié)約是較合理的，它既滿足了工藝用熱的需要，又可節(jié)約14140噸標準煤。噸標準煤。 第36頁/共75頁375-3 熱（熱（）經(jīng)濟學基礎(chǔ)）經(jīng)濟學基礎(chǔ)一、一、 熱經(jīng)濟學的特熱經(jīng)濟學的特點點分析與能量有關(guān)的現(xiàn)代工程系統(tǒng)方法：分析與

42、能量有關(guān)的現(xiàn)代工程系統(tǒng)方法：第一定律分析法第一定律分析法利用系統(tǒng)能量平衡概念分析和完善所利用系統(tǒng)能量平衡概念分析和完善所 討論的系統(tǒng)，用各項技術(shù)指標計算并評估它們的完善程度討論的系統(tǒng)，用各項技術(shù)指標計算并評估它們的完善程度（又稱能平衡法又稱能平衡法）； 考慮能量的數(shù)量概念忽略各種不可逆損失。考慮能量的數(shù)量概念忽略各種不可逆損失。第二定律分析法第二定律分析法利用熱力學勢可以給出各種形式下功利用熱力學勢可以給出各種形式下功的數(shù)值的概念評估和分析所討論系統(tǒng)任意點上的物流與能流的數(shù)值的概念評估和分析所討論系統(tǒng)任意點上的物流與能流的作功性能（包含熵分析法、的作功性能（包含熵分析法、分析法和能級分析法）。

43、分析法和能級分析法）。 對系統(tǒng)作性能分析而與系統(tǒng)的形式、結(jié)構(gòu)及復(fù)雜程度對系統(tǒng)作性能分析而與系統(tǒng)的形式、結(jié)構(gòu)及復(fù)雜程度無關(guān)。無關(guān)。70年代來年代來分析法與經(jīng)濟因素相結(jié)合產(chǎn)生了交叉學分析法與經(jīng)濟因素相結(jié)合產(chǎn)生了交叉學科科熱熱（）經(jīng)濟學經(jīng)濟學。第37頁/共75頁38 熱經(jīng)濟學熱經(jīng)濟學是熱力學第二定律分析法發(fā)展的一個重要分支：是熱力學第二定律分析法發(fā)展的一個重要分支： 把熱力學第二定律分析法與經(jīng)濟優(yōu)化技術(shù)結(jié)合起來把熱力學第二定律分析法與經(jīng)濟優(yōu)化技術(shù)結(jié)合起來的產(chǎn)物的產(chǎn)物把技術(shù)和經(jīng)濟融合在一起的全新技術(shù)，適用于解決把技術(shù)和經(jīng)濟融合在一起的全新技術(shù)，適用于解決大型的、復(fù)大型的、復(fù)雜的生產(chǎn)能量和消耗能量的工程

44、系統(tǒng)雜的生產(chǎn)能量和消耗能量的工程系統(tǒng)的分析、設(shè)計和優(yōu)化。的分析、設(shè)計和優(yōu)化。 熱力學研究熱力學研究注重于對熱力過程的描述、熱工參數(shù)的計算以及注重于對熱力過程的描述、熱工參數(shù)的計算以及熱力系統(tǒng)中能流和物流變化的計算。熱力系統(tǒng)中能流和物流變化的計算。 熱力學方案比較、使用單純的熱力學特性量，如效率、有效熱力學方案比較、使用單純的熱力學特性量，如效率、有效利用系數(shù)、熵增、不可逆性和利用系數(shù)、熵增、不可逆性和耗損等等耗損等等 經(jīng)濟學研究經(jīng)濟學研究著重經(jīng)濟行為的分析著重經(jīng)濟行為的分析 使用成本、價格、利潤、利息率以及其它經(jīng)濟信息。使用成本、價格、利潤、利息率以及其它經(jīng)濟信息。 熱經(jīng)濟學熱經(jīng)濟學的特點的特

45、點： 熱力學參量與經(jīng)濟信息參量之間找到適當?shù)慕Y(jié)合點，使雖以熱力學參量與經(jīng)濟信息參量之間找到適當?shù)慕Y(jié)合點，使雖以第二定律分析法為基礎(chǔ)，但得到以給出經(jīng)濟量表示的答案第二定律分析法為基礎(chǔ)，但得到以給出經(jīng)濟量表示的答案。 熱經(jīng)濟學的特點熱經(jīng)濟學的特點A：第38頁/共75頁39 第一定律分析法沒有環(huán)境概念第一定律分析法沒有環(huán)境概念，只使用一個能量的概念，只使用一個能量的概念，是單純地以能量平衡和物質(zhì)平衡為基礎(chǔ)進行分析的一種方法。是單純地以能量平衡和物質(zhì)平衡為基礎(chǔ)進行分析的一種方法。 第二定律分析法有一個環(huán)境第二定律分析法有一個環(huán)境物理環(huán)境。取一定的環(huán)境為物理環(huán)境。取一定的環(huán)境為基準，確定體系中的物質(zhì)所具

46、有的基準，確定體系中的物質(zhì)所具有的值。值。不僅是取決于體系不僅是取決于體系本身，而且還取決于環(huán)境的參數(shù)。本身，而且還取決于環(huán)境的參數(shù)。 熱經(jīng)濟學熱經(jīng)濟學的特點的特點： 熱經(jīng)濟學分析法具有兩個環(huán)境熱經(jīng)濟學分析法具有兩個環(huán)境 物理環(huán)境；物理環(huán)境； 經(jīng)濟環(huán)境經(jīng)濟環(huán)境 依照熱力學方法想象的，隨社會經(jīng)濟信息的改變而改變。依照熱力學方法想象的，隨社會經(jīng)濟信息的改變而改變。 熱經(jīng)濟學分析除了研究熱經(jīng)濟學分析除了研究體系與自然環(huán)境體系與自然環(huán)境之間的相互作用外，之間的相互作用外，還要研究還要研究體系內(nèi)部的經(jīng)濟參量與環(huán)境經(jīng)濟參量間體系內(nèi)部的經(jīng)濟參量與環(huán)境經(jīng)濟參量間的相互作用的相互作用 。B：C：第39頁/共75

47、頁40二、二、 熱經(jīng)濟學的基礎(chǔ)熱經(jīng)濟學的基礎(chǔ)1. 方法的基本概念方法的基本概念 1932年美國麻省理功學院年美國麻省理功學院等提出等提出可用能函數(shù)可用能函數(shù)表示表示 能量質(zhì)概念；能量質(zhì)概念； 1868年年Tait第一次使用第一次使用availability的概念；的概念； 1871年年axwell使用使用 了了available energy； 1873年年Gibbs和和1889年年Gouy提出了提出了 封閉系可用能封閉系可用能的概念；的概念； 1889年年Stodola導出導出穩(wěn)流系的最大功穩(wěn)流系的最大功，并，并 和和Gouy同時但獨立地同時但獨立地 把可用能損失與熵產(chǎn)聯(lián)系起來，奠定了第一定

48、律與第二定律把可用能損失與熵產(chǎn)聯(lián)系起來，奠定了第一定律與第二定律 結(jié)合的基礎(chǔ)；結(jié)合的基礎(chǔ)； 20世紀世紀50年年代德國學者對能的概念進行系統(tǒng)分析，提出代德國學者對能的概念進行系統(tǒng)分析，提出能能= +，明確，明確是能量中可無限轉(zhuǎn)換的部是能量中可無限轉(zhuǎn)換的部 分，分，是不可轉(zhuǎn)是不可轉(zhuǎn) 換部分，統(tǒng)一了換部分，統(tǒng)一了“”參數(shù)名稱參數(shù)名稱英文英文exergy，德文，德文exergie。第40頁/共75頁412、 熱經(jīng)濟學發(fā)展軌跡熱經(jīng)濟學發(fā)展軌跡 熱經(jīng)濟學是熱力學與經(jīng)濟因素分析結(jié)合的產(chǎn)物，起源于熱經(jīng)濟學是熱力學與經(jīng)濟因素分析結(jié)合的產(chǎn)物，起源于20世世紀紀50年代末，年代末，60年代形成完整體系。最早稱為年

49、代形成完整體系。最早稱為“孤立化孤立化”模式模式的熱經(jīng)濟學。的熱經(jīng)濟學。 熱經(jīng)濟學的創(chuàng)始人熱經(jīng)濟學的創(chuàng)始人M .Tribus把一個復(fù)雜的能量系統(tǒng)劃分成若把一個復(fù)雜的能量系統(tǒng)劃分成若干干“子系統(tǒng)子系統(tǒng)”，首創(chuàng)通過子系統(tǒng)，首創(chuàng)通過子系統(tǒng)逐個尋優(yōu)逐個尋優(yōu)達到全局最優(yōu)的目的。達到全局最優(yōu)的目的。 為使系統(tǒng)各個局部最優(yōu)即意味著系統(tǒng)全局最優(yōu)，各子系統(tǒng)必為使系統(tǒng)各個局部最優(yōu)即意味著系統(tǒng)全局最優(yōu)，各子系統(tǒng)必須滿足須滿足熱經(jīng)濟孤立化熱經(jīng)濟孤立化條件。條件。 熱經(jīng)濟孤立化的基本思想熱經(jīng)濟孤立化的基本思想熱系統(tǒng)的某一部分在熱孤立熱系統(tǒng)的某一部分在熱孤立化的情況下，可以從其它部分中孤立出來，這時，它在經(jīng)濟上化的情況下

50、，可以從其它部分中孤立出來，這時，它在經(jīng)濟上的每一種聯(lián)系可被一組唯一穩(wěn)定的拉格朗日乘子所充分描寫的每一種聯(lián)系可被一組唯一穩(wěn)定的拉格朗日乘子所充分描寫。 熱孤立化方法通過僅熱孤立化方法通過僅優(yōu)化子系統(tǒng)自身優(yōu)化子系統(tǒng)自身，不必確定它對系統(tǒng)，不必確定它對系統(tǒng)其它部分的影響，就能其它部分的影響，就能保證全系統(tǒng)尋優(yōu)保證全系統(tǒng)尋優(yōu)的一種充分必要條件。的一種充分必要條件。本質(zhì)本質(zhì)是是拉格朗日待定乘子法分散優(yōu)化拉格朗日待定乘子法分散優(yōu)化。 R.Evans對熱經(jīng)濟學孤立化原理進行了數(shù)學論證。對熱經(jīng)濟學孤立化原理進行了數(shù)學論證。第41頁/共75頁42 20世紀世紀70年代又形成了以年代又形成了以R.Gaggiol

51、i為首的所謂為首的所謂“代數(shù)代數(shù)”模模式熱經(jīng)濟學式熱經(jīng)濟學 近年來又出現(xiàn)了近年來又出現(xiàn)了“結(jié)構(gòu)系數(shù)結(jié)構(gòu)系數(shù)”模式熱經(jīng)濟學、模式熱經(jīng)濟學、“矩陣矩陣”模模式熱經(jīng)濟學（又稱符號式熱經(jīng)濟學（又稱符號經(jīng)濟學）。經(jīng)濟學）。 總之：總之： 熱經(jīng)濟學把熱力學分析法與經(jīng)濟學分析法（優(yōu)化）結(jié)合在熱經(jīng)濟學把熱力學分析法與經(jīng)濟學分析法（優(yōu)化）結(jié)合在一起，分析與優(yōu)化相輔相成。分析的結(jié)果可給出一起，分析與優(yōu)化相輔相成。分析的結(jié)果可給出在系統(tǒng)各部位在系統(tǒng)各部位上上流及經(jīng)濟信息流的分布，從而發(fā)現(xiàn)那些地方存在著最大的流及經(jīng)濟信息流的分布，從而發(fā)現(xiàn)那些地方存在著最大的改進潛力。優(yōu)化方法則從系統(tǒng)整體的角度給出系統(tǒng)的某一局部改進潛

52、力。優(yōu)化方法則從系統(tǒng)整體的角度給出系統(tǒng)的某一局部改進或某一參數(shù)改進對全系統(tǒng)的影響改進或某一參數(shù)改進對全系統(tǒng)的影響。第42頁/共75頁433、熱經(jīng)濟分析的關(guān)鍵 的定價 方法和經(jīng)濟分析方法相結(jié)合的關(guān)鍵是方法和經(jīng)濟分析方法相結(jié)合的關(guān)鍵是的定價的定價，問題，問題的復(fù)雜在于每種模式可以有幾種形式的價格。的復(fù)雜在于每種模式可以有幾種形式的價格。代數(shù)定價方法：代數(shù)定價方法：一個分成若干子系統(tǒng)的復(fù)雜能量系統(tǒng)，一個分成若干子系統(tǒng)的復(fù)雜能量系統(tǒng)，價格分成價格分成外部價格外部價格系統(tǒng)輸入和輸出系統(tǒng)輸入和輸出的定價的定價，由市場價格確定由市場價格確定內(nèi)部價格內(nèi)部價格子系統(tǒng)之間交易的子系統(tǒng)之間交易的的定價，特征：的定價

53、，特征：沒有利潤沒有利潤， 即這種即這種價格僅計算各子系統(tǒng)加工價格僅計算各子系統(tǒng)加工所消耗所消耗 的成本，這種成本沿子系統(tǒng)逐級增值，因此，的成本，這種成本沿子系統(tǒng)逐級增值，因此， 這種價格也稱這種價格也稱“傳遞價格傳遞價格” 第43頁/共75頁44考慮圖示各子系統(tǒng)依次排列成鏈式的能量系考慮圖示各子系統(tǒng)依次排列成鏈式的能量系統(tǒng)統(tǒng)Exin、Expr分別為輸入分別為輸入流和輸出流和輸出流；流；Ck第第k個子系統(tǒng)輸出產(chǎn)品的總成本；個子系統(tǒng)輸出產(chǎn)品的總成本；Cnk第第k個子系統(tǒng)消耗的非能量費用，如折舊、工資等；個子系統(tǒng)消耗的非能量費用，如折舊、工資等；ck,k+1第第k個子系統(tǒng)向第個子系統(tǒng)向第k+1個子

54、系統(tǒng)輸送的個子系統(tǒng)輸送的單價單價1EX1Cn 12EX2Cn 2EX1kCn kmEXmCn mEXkEXkEX2Exm=EXpr= EXin系統(tǒng)系統(tǒng)1向子系統(tǒng)向子系統(tǒng)2輸送的輸送的值。值。 X1EEX2向子系統(tǒng)向子系統(tǒng)2輸入的輸入的值。值。 第44頁/共75頁45對子系統(tǒng)對子系統(tǒng)1，列，列成本方程：成本方程：112x1inx,in1( )nCc Ec ECA子系統(tǒng)子系統(tǒng)1 1輸出產(chǎn)品的總成本輸出產(chǎn)品的總成本 對子系統(tǒng)對子系統(tǒng)2列列成本方程：子系統(tǒng)成本方程：子系統(tǒng)1向向2輸出輸出價是無利潤價是無利潤價價223x212x22( )nCc Ec ECB子系統(tǒng)子系統(tǒng)2 2輸出產(chǎn)品的總成本輸出產(chǎn)品的總

55、成本A代入代入B，得子系統(tǒng)，得子系統(tǒng)2輸出產(chǎn)品總成本為：輸出產(chǎn)品總成本為：212inx,in12( )nnnCCCc ECCC依次類推依次類推inx,in1()kkniiCc ECDEX1=EX2輸入輸入單價單價1EX1Cn 1EX1= EX,in2EX2Cn 2EX2第45頁/共75頁46根據(jù)設(shè)備根據(jù)設(shè)備效率的概念效率的概念x2x1EEx1x1 1X,in1EEE類推類推x,x,in1kkiiEE所以式所以式 D inx11( )kkknikiiic ECCF第第i個子系統(tǒng)的個子系統(tǒng)的傳遞效率。傳遞效率。x2x22EEinx,in1()kkniiCc ECDx2x1 12x,in12EEE2

56、EX2Cn 2EX21EX1Cn 1EX1= EX,in第46頁/共75頁47子系統(tǒng)子系統(tǒng) k 輸出的單位輸出的單位成成本本in1x,in1kniikiiCcExkkkCcE1inx,inin11kniikkkiiCc Ecc子系統(tǒng)子系統(tǒng)k的的單位單位成本增長系數(shù)成本增長系數(shù)xx,in1kkiiEEinx11( )kkknikiiic ECCFin1x1knikikiiCcEin( )kcG第47頁/共75頁484、 熱經(jīng)濟學分析常用的數(shù)學模式熱經(jīng)濟學分析常用的數(shù)學模式熱經(jīng)濟學會計統(tǒng)計熱經(jīng)濟學會計統(tǒng)計熱經(jīng)濟學優(yōu)化熱經(jīng)濟學優(yōu)化 熱經(jīng)濟學分析的會計統(tǒng)計模式熱經(jīng)濟學分析的會計統(tǒng)計模式 熱力學方面包括

57、對全系統(tǒng)熱力學方面包括對全系統(tǒng)（如整個工廠如整個工廠）的過程不可逆性的過程不可逆性的搜索，這些不可逆性之間的相互影響并探索系統(tǒng)流程可行的改的搜索，這些不可逆性之間的相互影響并探索系統(tǒng)流程可行的改進方案。做這些工作的基本工具是進方案。做這些工作的基本工具是函數(shù)，把函數(shù)，把當成一切物流熱當成一切物流熱力學值的尺度，跟蹤全系統(tǒng)的力學值的尺度，跟蹤全系統(tǒng)的流。流。 經(jīng)濟方面是對進入和流出的各價值流的追蹤，使用的基本經(jīng)濟方面是對進入和流出的各價值流的追蹤，使用的基本工具為度量各物流和能流經(jīng)濟價值的工具為度量各物流和能流經(jīng)濟價值的“價值流價值流”。 最后，把兩種流最后，把兩種流（流和經(jīng)濟價值流和經(jīng)濟價值）

58、匯合在一起，形成一匯合在一起，形成一張張流走向和單位流走向和單位流經(jīng)濟價值表，在兩種流之間作權(quán)衡、取流經(jīng)濟價值表，在兩種流之間作權(quán)衡、取舍得最佳方案。舍得最佳方案。 通過會計統(tǒng)計方法找出值得進一步探討區(qū)域，用優(yōu)化方通過會計統(tǒng)計方法找出值得進一步探討區(qū)域，用優(yōu)化方法求取最優(yōu)方案法求取最優(yōu)方案在一組約束條件下對目標函數(shù)求極值。在一組約束條件下對目標函數(shù)求極值。第48頁/共75頁49 熱經(jīng)濟學優(yōu)化，基于熱經(jīng)濟學孤立化的概念，用分區(qū)的辦法熱經(jīng)濟學優(yōu)化，基于熱經(jīng)濟學孤立化的概念，用分區(qū)的辦法來求取各區(qū)的局部最優(yōu)，通過對各區(qū)的局部尋優(yōu)達到全局最優(yōu)。來求取各區(qū)的局部最優(yōu)，通過對各區(qū)的局部尋優(yōu)達到全局最優(yōu)。熱

59、經(jīng)濟學孤立化是拉格朗日待定乘子法分散優(yōu)化的發(fā)展熱經(jīng)濟學孤立化是拉格朗日待定乘子法分散優(yōu)化的發(fā)展。 能量系統(tǒng)通常總是包含著許多具體設(shè)備，特別是大型的綜合能量系統(tǒng)通常總是包含著許多具體設(shè)備，特別是大型的綜合裝置，總體優(yōu)化常常很困難。熱孤立化著眼于總體優(yōu)化，但從裝置，總體優(yōu)化常常很困難。熱孤立化著眼于總體優(yōu)化，但從個別部件或設(shè)備的優(yōu)化著手，通過各別設(shè)備的局部優(yōu)化達到全個別部件或設(shè)備的優(yōu)化著手，通過各別設(shè)備的局部優(yōu)化達到全局的系統(tǒng)優(yōu)化。局的系統(tǒng)優(yōu)化。 熱經(jīng)濟學優(yōu)化分析模式熱經(jīng)濟學優(yōu)化分析模式第49頁/共75頁505-4 輸出功率最大時內(nèi)可逆熱機的效率輸出功率最大時內(nèi)可逆熱機的效率經(jīng)典熱力學經(jīng)典熱力學即

60、平衡態(tài)熱力學是建立在即平衡態(tài)熱力學是建立在平衡態(tài)平衡態(tài)概念及從自然現(xiàn)概念及從自然現(xiàn) 象總結(jié)概括得到的基本定律的基礎(chǔ)上的。經(jīng)典熱力學在象總結(jié)概括得到的基本定律的基礎(chǔ)上的。經(jīng)典熱力學在 “基本概念運用范圍內(nèi)是不會被推翻的基本概念運用范圍內(nèi)是不會被推翻的”。系統(tǒng)從一個狀態(tài)系統(tǒng)從一個狀態(tài)可逆可逆地轉(zhuǎn)換到另一狀態(tài)可以得到地轉(zhuǎn)換到另一狀態(tài)可以得到最大功最大功， 一切一切不可逆不可逆過程都要造成過程都要造成作功能力損失作功能力損失。因此，可逆過。因此，可逆過 程是經(jīng)典熱力學問題的最優(yōu)解。但是可逆過程需要系統(tǒng)程是經(jīng)典熱力學問題的最優(yōu)解。但是可逆過程需要系統(tǒng) 保持內(nèi)部平衡，保持系統(tǒng)與外界總熵不變，所有的實際保持