第一部分 熱力設(shè)備與系統(tǒng)緒論

1、 能源是人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)。能源是人類社會(huì)發(fā)展進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)。一起構(gòu)成了現(xiàn)代文明的三大支柱。一起構(gòu)成了現(xiàn)代文明的三大支柱。 n能量的六大性質(zhì)： 狀態(tài)性、可加性、轉(zhuǎn)換性、作功性、貶值性、傳遞性n能量的兩個(gè)傳遞方式：作功容積功、轉(zhuǎn)動(dòng)軸功、流動(dòng)功傳熱熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流、熱輻射 能量轉(zhuǎn)換器能量轉(zhuǎn)換器u 可以把能從一種形可以把能從一種形式轉(zhuǎn)化成另一種形式。式轉(zhuǎn)化成另一種形式。能的轉(zhuǎn)換能的轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換的基本原理能量轉(zhuǎn)換的基本原理n能量守恒與轉(zhuǎn)換定理能量守恒與轉(zhuǎn)換定理-熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量既不能創(chuàng)造也不能消自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量既不能創(chuàng)造也不能消滅，而

2、只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，從一個(gè)物體傳滅，而只能從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，從一個(gè)物體傳遞到另一個(gè)物體，在能量轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程中能量的總量恒遞到另一個(gè)物體，在能量轉(zhuǎn)換和傳遞過(guò)程中能量的總量恒定不變定不變n應(yīng)用這一定律來(lái)考察并研究一個(gè)系統(tǒng)的能應(yīng)用這一定律來(lái)考察并研究一個(gè)系統(tǒng)的能量收入支出在數(shù)量上的平衡關(guān)系量收入支出在數(shù)量上的平衡關(guān)系能量貶值原理能量貶值原理n能量不僅有量的多少，還有質(zhì)的高低能量不僅有量的多少，還有質(zhì)的高低n能量轉(zhuǎn)換具有方向性能量轉(zhuǎn)換具有方向性n熱力學(xué)第二定律：熱力學(xué)第二定律：熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳到高溫物熱不可能自發(fā)地、不付代價(jià)地從低溫物體傳到高溫物體。體。(

3、不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體不可能使熱量由低溫物體傳遞到高溫物體,而不引而不引起其他變化起其他變化,這是按照熱傳導(dǎo)的方向來(lái)表述的這是按照熱傳導(dǎo)的方向來(lái)表述的)不可能從單一熱源取熱，把它全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其不可能從單一熱源取熱，把它全部變?yōu)楣Χ划a(chǎn)生其他任何影響他任何影響化化學(xué)能轉(zhuǎn)換成學(xué)能轉(zhuǎn)換成光能的效率光能的效率%100EE(%)inout能源能源轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換效率效率: :電廠發(fā)電電廠發(fā)電效率效率=輸出電力輸出電力/輸入輸入燃料燃料 35%n各種形態(tài)的能量既存在數(shù)量上的差別，又各種形態(tài)的能量既存在數(shù)量上的差別，又有質(zhì)量上的不同。為了使能量得到充分、有質(zhì)量上的不同。為了使能量得到充分、合理地

4、利用，不僅要盡量減少能量在總量合理地利用，不僅要盡量減少能量在總量上的損失，而且要按質(zhì)用能，使各種能量上的損失，而且要按質(zhì)用能，使各種能量各盡其用。（能量利用系統(tǒng)優(yōu)化）各盡其用。（能量利用系統(tǒng)優(yōu)化）你所了解的能源有哪些？你所了解的能源有哪些？ 傳統(tǒng)能源：煤、石油、天然氣、熱力、電力等傳統(tǒng)能源：煤、石油、天然氣、熱力、電力等新能源：太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地新能源：太陽(yáng)能、核能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地 熱能、海洋能、氫能、天然氣水合物等熱能、海洋能、氫能、天然氣水合物等 能能源源來(lái)自地球外天體的能源：來(lái)自地球外天體的能源：地球本身蘊(yùn)藏的能量：地球本身蘊(yùn)藏的能量：地球與其他天體相互作用地球與其他

5、天體相互作用產(chǎn)生的能源：產(chǎn)生的能源：生物能生物能化石燃料化石燃料水能、風(fēng)能水能、風(fēng)能地?zé)崮艿責(zé)崮芎四芎四艹毕艹毕苣茉吹姆诸惸茉吹姆诸惏吹厍蛏夏茉吹某梢騺?lái)分：按地球上能源的成因來(lái)分：能源的分類能源的分類按被利用程度分按被利用程度分按獲得方法分按獲得方法分按能否可再生分按能否可再生分常規(guī)能源常規(guī)能源新能源新能源一次能源一次能源二次能源二次能源可再生能源可再生能源非再生能源非再生能源按能否作為燃料分按能否作為燃料分按能源本身性質(zhì)分按能源本身性質(zhì)分按對(duì)環(huán)境污染情況分按對(duì)環(huán)境污染情況分燃料能源燃料能源非燃料能源非燃料能源含能體的能源含能體的能源過(guò)程性的能源過(guò)程性的能源清潔能源清潔能源非清潔能源非清潔

6、能源把下列把下列14種能源按要求分類。種能源按要求分類。 煤煤 石油石油 水力水力 汽油汽油 核能核能 太陽(yáng)能太陽(yáng)能 酒精酒精 天然氣天然氣 液化氣液化氣 地?zé)岬責(zé)?煤氣煤氣 潮汐能潮汐能 風(fēng)力風(fēng)力 電電 屬于一次能源的是：屬于一次能源的是： 屬于二次能源的是：屬于二次能源的是： 屬于可再生能源的是：屬于可再生能源的是： 屬于不可再生能源的是：屬于不可再生能源的是： 屬于常規(guī)能源的是：屬于常規(guī)能源的是： 屬于新能源的是：屬于新能源的是： 屬于燃料能源的是：屬于燃料能源的是： 屬于非燃料能源的是：屬于非燃料能源的是：按使用狀況分按使用狀況分按性質(zhì)分按性質(zhì)分按一、二次能源分按一、二次能源分一次能源

7、一次能源二次能源二次能源常規(guī)能源常規(guī)能源燃料能源燃料能源泥煤泥煤( (化學(xué)能化學(xué)能) )褐褐( (化學(xué)能化學(xué)能) )煙煤煙煤( (化學(xué)能化學(xué)能) )無(wú)煙煤無(wú)煙煤( (化學(xué)能化學(xué)能) )石煤石煤( (化學(xué)能化學(xué)能) )油頁(yè)巖油頁(yè)巖( (化學(xué)能化學(xué)能) )油砂油砂( (化學(xué)能化學(xué)能) )原油原油( (化學(xué)能、機(jī)械能化學(xué)能、機(jī)械能) )天然氣天然氣( (化學(xué)能、機(jī)械能化學(xué)能、機(jī)械能) )生物燃料生物燃料( (化學(xué)能化學(xué)能) )天然水合物天然水合物( (化學(xué)能化學(xué)能) )煤氣煤氣( (化學(xué)能化學(xué)能) )焦炭焦炭( (化學(xué)能化學(xué)能) )汽油汽油( (化學(xué)能化學(xué)能) )煤油煤油( (化學(xué)能化學(xué)能) )柴油

8、柴油( (化學(xué)能化學(xué)能) )重油重油( (化學(xué)能化學(xué)能) )液化石油氣液化石油氣( (化學(xué)能化學(xué)能) )丙烷丙烷( (化學(xué)能化學(xué)能) )甲醇甲醇( (化學(xué)能化學(xué)能) )酒精酒精( (化學(xué)能化學(xué)能) )苯胺苯胺( (化學(xué)能化學(xué)能) )火藥火藥( (化學(xué)能化學(xué)能) )非燃料能源非燃料能源水能水能( (機(jī)械能機(jī)械能) )電電( (電能電能) )蒸汽蒸汽( (熱能、機(jī)械能熱能、機(jī)械能) )熱水熱水( (熱能熱能) )余熱余熱( (熱能、機(jī)械能熱能、機(jī)械能) )新能源新能源燃料能源燃料能源核燃料核燃料( (核能核能) )沼氣沼氣( (化學(xué)能化學(xué)能) )氫氫( (化學(xué)能化學(xué)能) )非燃料能源非燃料能源太陽(yáng)

9、能太陽(yáng)能( (輻射能輻射能) )風(fēng)能風(fēng)能( (機(jī)械能機(jī)械能) )地?zé)崮艿責(zé)崮? (熱能熱能) )潮汐能潮汐能( (機(jī)械能機(jī)械能) )海流、波浪動(dòng)能海流、波浪動(dòng)能( (熱能、機(jī)械熱能、機(jī)械) )海洋溫差能海洋溫差能( (熱能、機(jī)械能熱能、機(jī)械能) )激光激光( (光能光能) )人類文明的發(fā)展，都和能源的利用息息相關(guān)。人類人類文明的發(fā)展，都和能源的利用息息相關(guān)。人類進(jìn)化過(guò)程，是不斷向自然界索取能源的歷史。進(jìn)化過(guò)程，是不斷向自然界索取能源的歷史。 n人類發(fā)現(xiàn)用火以來(lái)經(jīng)歷了三代能源文明：人類發(fā)現(xiàn)用火以來(lái)經(jīng)歷了三代能源文明：1 1、柴薪、柴薪馬車農(nóng)業(yè)文明馬車農(nóng)業(yè)文明n人類第一代主體能源人類第一代主體能源

10、柴薪。樹(shù)枝、雜草等作為柴薪。樹(shù)枝、雜草等作為燃料，用于燃燒燃料，用于燃燒煮食和取暖煮食和取暖; ;n用草飼養(yǎng)牲畜，靠人力、畜力用草飼養(yǎng)牲畜，靠人力、畜力+ +利用一些簡(jiǎn)單機(jī)械利用一些簡(jiǎn)單機(jī)械作動(dòng)力，從事手工作動(dòng)力，從事手工生產(chǎn)和交通運(yùn)輸活動(dòng)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸活動(dòng)。n從遠(yuǎn)古時(shí)代至中世紀(jì)，在馬車的低吟聲中，人類從遠(yuǎn)古時(shí)代至中世紀(jì)，在馬車的低吟聲中，人類渡過(guò)了悠長(zhǎng)的農(nóng)業(yè)文明時(shí)代。渡過(guò)了悠長(zhǎng)的農(nóng)業(yè)文明時(shí)代。 2、煤炭、煤炭蒸汽機(jī)工業(yè)文明蒸汽機(jī)工業(yè)文明n 18世紀(jì)世紀(jì)西歐產(chǎn)業(yè)革命西歐產(chǎn)業(yè)革命開(kāi)創(chuàng)的工業(yè)文明，逐步擴(kuò)大了開(kāi)創(chuàng)的工業(yè)文明，逐步擴(kuò)大了煤炭的利用。煤氣燈的使用，照徹人類漫長(zhǎng)夜。煤炭的利用。煤氣燈的使用

11、，照徹人類漫長(zhǎng)夜。n蒸汽機(jī)蒸汽機(jī)的發(fā)明，使煤炭成為第二代主體能源。的發(fā)明，使煤炭成為第二代主體能源。n以煤炭作燃料的蒸汽機(jī)，主要應(yīng)用于紡織、冶金、以煤炭作燃料的蒸汽機(jī)，主要應(yīng)用于紡織、冶金、采礦、機(jī)械加工等工業(yè)，使之獲得迅速發(fā)展。采礦、機(jī)械加工等工業(yè)，使之獲得迅速發(fā)展。n同時(shí)，蒸汽機(jī)車、輪船的出現(xiàn)同時(shí)，蒸汽機(jī)車、輪船的出現(xiàn)交通運(yùn)輸業(yè)得到巨交通運(yùn)輸業(yè)得到巨大進(jìn)步。大進(jìn)步。n19世紀(jì)以來(lái)，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使得由蒸汽輪世紀(jì)以來(lái)，電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，使得由蒸汽輪機(jī)作動(dòng)力的機(jī)作動(dòng)力的發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)開(kāi)始出現(xiàn)，煤炭作為一次能源被開(kāi)始出現(xiàn)，煤炭作為一次能源被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的二次能源轉(zhuǎn)換成更加便于輸

12、送和利用的二次能源電能電能。 3、石油、石油內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)代文明內(nèi)燃機(jī)現(xiàn)代文明n公元前公元前250，中國(guó)人，中國(guó)人首先發(fā)現(xiàn)石油首先發(fā)現(xiàn)石油是一種可燃液體。是一種可燃液體。n 1854年，美國(guó)賓夕法尼亞州打出了世界上年，美國(guó)賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油第一口油井井，石油工業(yè)由此得到發(fā)展。，石油工業(yè)由此得到發(fā)展。n19世紀(jì)末，人們發(fā)明了以世紀(jì)末，人們發(fā)明了以汽油和柴油汽油和柴油為燃料的為燃料的奧托奧托內(nèi)燃機(jī)和狄塞爾內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)和狄塞爾內(nèi)燃機(jī)。n1908年，福特研制成年，福特研制成汽車并量產(chǎn)汽車并量產(chǎn)。此后，汽車、飛。此后，汽車、飛機(jī)、柴油機(jī)輪船、內(nèi)燃機(jī)車、石油發(fā)電等，將人類機(jī)、柴油機(jī)輪船、內(nèi)燃機(jī)車

13、、石油發(fā)電等，將人類飛速推進(jìn)到現(xiàn)代文明時(shí)代。飛速推進(jìn)到現(xiàn)代文明時(shí)代。n到到20世紀(jì)世紀(jì)60年代，全球年代，全球石油的消費(fèi)量石油的消費(fèi)量超過(guò)煤炭，成超過(guò)煤炭，成為第三代主體能源。為第三代主體能源。n隨著全球人口的急劇膨脹，隨著全球人口的急劇膨脹，能源消費(fèi)能源消費(fèi)大幅度增長(zhǎng)。大幅度增長(zhǎng)。n煤炭、石油均為煤炭、石油均為礦物能源礦物能源，是古生物在地下歷經(jīng)數(shù)億年沉，是古生物在地下歷經(jīng)數(shù)億年沉積變遷而形成的，積變遷而形成的，不可再生，其儲(chǔ)量極為有限不可再生，其儲(chǔ)量極為有限。n按現(xiàn)在的能源消耗，世界上石油、天然氣和煤等生物化石按現(xiàn)在的能源消耗，世界上石油、天然氣和煤等生物化石能源，將在幾十年至能源，將在幾

14、十年至200年內(nèi)逐漸耗盡。年內(nèi)逐漸耗盡。n另外，大量礦物能源的燃燒，是造成另外，大量礦物能源的燃燒，是造成大氣污染大氣污染、“酸雨酸雨”和和“溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)”的罪魁禍?zhǔn)住５淖锟準(zhǔn)住?、第四代綠色能源、第四代綠色能源H2？探索中？探索中n 60年代以來(lái)，年代以來(lái)，“能源革命能源革命”的呼聲日漸高漲。的呼聲日漸高漲?！澳茉锤锬茉锤锩钡哪康模且缘哪康?，是以綠色能源綠色能源逐步代替礦物能源。逐步代替礦物能源。n綠色能源綠色能源:如核能和如核能和可再生能源可再生能源-如水電能、生物質(zhì)能、太如水電能、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等。?yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等。n綠色能源有

15、望為綠色能源有望為21世紀(jì)人類社會(huì)的發(fā)展提供持久的動(dòng)力。世紀(jì)人類社會(huì)的發(fā)展提供持久的動(dòng)力。石油能源存在的問(wèn)題石油能源存在的問(wèn)題能源利用的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)：能源利用的主要評(píng)價(jià)指標(biāo)：1能源消耗系數(shù)能源消耗系數(shù)r：定義：指單位國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值所平均消耗的能源數(shù)量。定義：指單位國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值所平均消耗的能源數(shù)量。 設(shè)設(shè)E：能源消耗量，：能源消耗量，M：同期國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值：同期國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值 則，則， 公斤公斤/元元表明一國(guó)家能源利用的水平、和節(jié)能潛力。表明一國(guó)家能源利用的水平、和節(jié)能潛力。MEr 2單位產(chǎn)品能耗單位產(chǎn)品能耗C：定義：每單位產(chǎn)品產(chǎn)量所消耗的能量。定義：每單位產(chǎn)品產(chǎn)量所消耗的能量。 設(shè)設(shè) ：E

16、p產(chǎn)品能耗；產(chǎn)品能耗；A：產(chǎn)品產(chǎn)量：產(chǎn)品產(chǎn)量 則則 式中，式中， E p為一種能量的消耗量時(shí)，為一種能量的消耗量時(shí)，C為單耗；為單耗； E p為一次能源、二次能源的總量時(shí)，為一次能源、二次能源的總量時(shí)，C為綜合消耗。為綜合消耗。綜合能耗綜合能耗：包含生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)的直接能耗和間接能耗。：包含生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)的直接能耗和間接能耗。直接能耗直接能耗：生產(chǎn)時(shí)直接消耗的能量；：生產(chǎn)時(shí)直接消耗的能量；間接能耗間接能耗：生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)所用原材料在生產(chǎn)過(guò)程中消耗的能量：生產(chǎn)產(chǎn)品時(shí)所用原材料在生產(chǎn)過(guò)程中消耗的能量 全能耗全能耗=直接能耗直接能耗+間接能耗間接能耗ApEC 3 能源利用效率：能量利用率能源利用效率：能量利用率

17、定義：被有效利用的能量與所消耗的能量之比。定義：被有效利用的能量與所消耗的能量之比。 設(shè)設(shè) Ee：有效利用的能量，：有效利用的能量，Ec：所消耗（投入）：所消耗（投入）的能量，的能量， 則則 表示表示用能的完善程度用能的完善程度。能源利用效率的含義：熱效率能源利用效率的含義：熱效率熱功轉(zhuǎn)換時(shí)熱功轉(zhuǎn)換時(shí) 制冷系數(shù)制冷系數(shù)制冷循環(huán)，制冷循環(huán)，制冷量制冷量/消耗功消耗功 制冷量制冷量：由低溫?zé)嵩次〉臒崃浚河傻蜏責(zé)嵩次〉臒崃縞EeE /三、Ex( )及Ex效率1 Ex的概念的概念 對(duì)能量的評(píng)價(jià)，要考慮被利用的能量的數(shù)量和質(zhì)量。對(duì)能量的評(píng)價(jià)，要考慮被利用的能量的數(shù)量和質(zhì)量。 火火 用用 能量的質(zhì)量：

18、就是能量的品位，用能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的能量的質(zhì)量：就是能量的品位，用能轉(zhuǎn)換為機(jī)械功的能力來(lái)衡量。能力來(lái)衡量。 不同形態(tài)的能量，其質(zhì)量不同；相同能量形式，不不同形態(tài)的能量，其質(zhì)量不同；相同能量形式，不同的狀態(tài)能的質(zhì)量也不同。同的狀態(tài)能的質(zhì)量也不同。 某一形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的越多，其質(zhì)量（品某一形態(tài)的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的越多，其質(zhì)量（品位）就越高。位）就越高。特點(diǎn)：相對(duì)環(huán)境狀態(tài)的最大作功能力。即特點(diǎn)：相對(duì)環(huán)境狀態(tài)的最大作功能力。即比：比：Ex就是從就是從能量的數(shù)量和質(zhì)量角度能量的數(shù)量和質(zhì)量角度，評(píng)價(jià)處于某一，評(píng)價(jià)處于某一狀態(tài)的熱力系的作功能力的指標(biāo)。即能的狀態(tài)的熱力系的作功能力的指標(biāo)。即能的可用可用

19、性性。 )()(0000sThsThex定義：處于某一狀態(tài)的熱力系，可逆變化到與定義：處于某一狀態(tài)的熱力系，可逆變化到與環(huán)環(huán)境狀態(tài)境狀態(tài)相平衡時(shí)，可以轉(zhuǎn)化為有用功的能量，相平衡時(shí)，可以轉(zhuǎn)化為有用功的能量，即有效能成為該熱力系的即有效能成為該熱力系的Ex 。)000()0(maxSTHSTHWxE燃料的燃料的 ：燃料與氧氣可逆地進(jìn)行燃燒反應(yīng)和變化后，與：燃料與氧氣可逆地進(jìn)行燃燒反應(yīng)和變化后，與周圍環(huán)境達(dá)到平衡時(shí)，所能提供的最大有用功。也稱燃周圍環(huán)境達(dá)到平衡時(shí)，所能提供的最大有用功。也稱燃料的化學(xué)料的化學(xué)火用：火用： 一般，等于燃料的一般，等于燃料的高熱值高熱值，即，即熱熱 與工質(zhì)與工質(zhì)Ex的區(qū)別

20、：的區(qū)別： 是取決于由是取決于由Q熱源放熱時(shí)的溫度熱源放熱時(shí)的溫度T； 而工質(zhì)的而工質(zhì)的Ex是只決定于工質(zhì)的熱力狀態(tài)。是只決定于工質(zhì)的熱力狀態(tài)。熱熱 ：設(shè)任一熱源溫度為：設(shè)任一熱源溫度為T，則在其熱功轉(zhuǎn)換中，最大，則在其熱功轉(zhuǎn)換中，最大的功為卡諾循環(huán)功。即的功為卡諾循環(huán)功。即TTQWEQx0max1xQExQExQEfEHfQE實(shí)際過(guò)程都是不可逆的，所以存在實(shí)際過(guò)程都是不可逆的，所以存在火用火用 損失。損失。設(shè)穩(wěn)定流動(dòng)系，不可逆過(guò)程設(shè)穩(wěn)定流動(dòng)系，不可逆過(guò)程12，忽略動(dòng)能、位，忽略動(dòng)能、位能，工質(zhì)與環(huán)境之間的傳熱量能，工質(zhì)與環(huán)境之間的傳熱量Q，則，則2Ex 效率效率用于評(píng)價(jià)最大有用功的實(shí)際應(yīng)用的

21、程度。用實(shí)際用于評(píng)價(jià)最大有用功的實(shí)際應(yīng)用的程度。用實(shí)際被利用的有效火用被利用的有效火用 和投入的火用和投入的火用 之比表示。即之比表示。即a）定義：）定義：xiLxiLxixixgexEEEEEEE11221WHQH因不可逆，所以工質(zhì)的熵變，因不可逆，所以工質(zhì)的熵變， 即即 熵產(chǎn)：熵產(chǎn)： 所以，不可逆過(guò)程中的功為所以，不可逆過(guò)程中的功為 即即 其中，其中， 21012dTQSSSSTQSS21012d)(212112)(dQHHWSSTSSTdQQ012021)(SSTSSTHHW02102112)()(熱二定律其中，最大可逆功為其中，最大可逆功為 則，則，不可逆不可逆過(guò)程的過(guò)程的功損失功損失

22、為：為：可逆時(shí)，可利用的能量為工質(zhì)進(jìn)出熱力系的可逆時(shí)，可利用的能量為工質(zhì)進(jìn)出熱力系的火用火用 值之差，值之差，不可逆過(guò)程的不可逆過(guò)程的Ex損失：損失： ，表示作功能力的，表示作功能力的損失。損失。max122102121)()(WSSTHHEExxSLSTWWW012max12LxLWE因?qū)嶋H能量轉(zhuǎn)換過(guò)程都是不可逆的，所以必有因?qū)嶋H能量轉(zhuǎn)換過(guò)程都是不可逆的，所以必有 1ex副產(chǎn)品和廢料帶走的副產(chǎn)品和廢料帶走的Ex如鍋爐、內(nèi)燃機(jī)排煙等；如鍋爐、內(nèi)燃機(jī)排煙等；向環(huán)境散熱造成向環(huán)境散熱造成Ex損失。如換熱器對(duì)流和熱輻射。損失。如換熱器對(duì)流和熱輻射。裝置內(nèi)的不可逆過(guò)程裝置內(nèi)的不可逆過(guò)程如不可逆化學(xué)反應(yīng)

23、，溫差傳熱等；如不可逆化學(xué)反應(yīng)，溫差傳熱等；b）產(chǎn)生）產(chǎn)生ExL的原因：來(lái)自以下三方面的原因：來(lái)自以下三方面c） 效率的實(shí)際應(yīng)用或表達(dá)式效率的實(shí)際應(yīng)用或表達(dá)式 常用實(shí)際獲得的收益與投入之比表示。如常用實(shí)際獲得的收益與投入之比表示。如發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)：進(jìn)入和離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)的工質(zhì)的有效能分別：進(jìn)入和離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)的工質(zhì)的有效能分別為為 ，產(chǎn)生的功為，產(chǎn)生的功為W12，則，則 ：包含進(jìn)入氣缸的混合氣的流動(dòng)功和化學(xué)能。：包含進(jìn)入氣缸的混合氣的流動(dòng)功和化學(xué)能。 ：廢氣帶走的熱量和流動(dòng)功。：廢氣帶走的熱量和流動(dòng)功。 不常用。而常用熱效率。不常用。而常用熱效率。ex21,xxEE2112xxexEEW1xE2xE 鍋爐

24、鍋爐：投入：投入高溫?zé)煔鈱?duì)水蒸氣的加熱，煙氣在平均溫高溫?zé)煔鈱?duì)水蒸氣的加熱，煙氣在平均溫度度Tm下放熱，則投入的有效能為；下放熱，則投入的有效能為； 收益收益水蒸氣有效能的增加水蒸氣有效能的增加 所以，所以， 只反映煙氣溫差傳熱造成的有效能損失。只反映煙氣溫差傳熱造成的有效能損失。 若鍋爐消耗燃料的有效能若鍋爐消耗燃料的有效能 為投入，則為投入，則 )/1 (0mTTQ12xxEEE)/1 (012mxxexTTQEExfExfxxexEEE12可同時(shí)反映溫差傳熱、燃可同時(shí)反映溫差傳熱、燃燒過(guò)程和排煙等不可逆過(guò)燒過(guò)程和排煙等不可逆過(guò)程造成的有效能損失。程造成的有效能損失。間壁式換熱器間壁式換熱

25、器：投入：投入熱流體進(jìn)出換熱器的有效熱流體進(jìn)出換熱器的有效能之差；能之差； 收益：冷流體進(jìn)出換熱器的有效能差。收益：冷流體進(jìn)出換熱器的有效能差。 所以，所以， 一般，換熱器的冷流體吸收的熱量與熱流體一般，換熱器的冷流體吸收的熱量與熱流體的放熱量不相等的放熱量不相等, ,即存在熱損失。即存在熱損失。 1 hhccexxExExExE 動(dòng)力循環(huán)動(dòng)力循環(huán)：工質(zhì)被加熱，并輸出功的循環(huán)。：工質(zhì)被加熱，并輸出功的循環(huán)。設(shè)設(shè) 工質(zhì)加熱量工質(zhì)加熱量-Q；平均溫度；平均溫度Tm； 輸出功輸出功W；環(huán)境溫度；環(huán)境溫度 T0；則；則 mexTTQW/10能源的計(jì)量單位及其換算能源的計(jì)量單位及其換算能源的實(shí)物量單位常

26、用能源實(shí)物計(jì)量單位及采用情況常用能源實(shí)物計(jì)量單位及采用情況n能能 源源 形形 式式 單單 位位 使用國(guó)家和地區(qū)使用國(guó)家和地區(qū)n固體能源、液體能源固體能源、液體能源 噸噸 (t)(t) 世界各地世界各地n原油原油 噸噸 (t)(t) 中國(guó)、前獨(dú)聯(lián)體、東歐各國(guó)中國(guó)、前獨(dú)聯(lián)體、東歐各國(guó) 桶桶 (bbl)(bbl)西方各國(guó)西方各國(guó)n成品油成品油 公升公升 (L)(L)中國(guó)、前獨(dú)聯(lián)體、東歐各國(guó)中國(guó)、前獨(dú)聯(lián)體、東歐各國(guó) 加侖加侖 (gal)(gal)西方各國(guó)西方各國(guó)n氣體能源氣體能源標(biāo)準(zhǔn)立方米標(biāo)準(zhǔn)立方米 (STm(STm3 3) )中國(guó)、前獨(dú)聯(lián)體中國(guó)、前獨(dú)聯(lián)體 標(biāo)準(zhǔn)立方英尺標(biāo)準(zhǔn)立方英尺 (scf)(scf

27、)西方各國(guó)西方各國(guó)n電力電力 千瓦時(shí)千瓦時(shí) (kW(kWh)h)世界各地世界各地能量單位n1.1.焦耳（焦耳（J J）：為為1 1牛頓（牛頓（N N）的力作用于質(zhì)點(diǎn)，使它沿力的方向移動(dòng)）的力作用于質(zhì)點(diǎn)，使它沿力的方向移動(dòng)1 1米（米（m m）距離所做的功；或者用距離所做的功；或者用1 1安培（安培（A A）電流通過(guò)）電流通過(guò)1 1歐姆（歐姆（）電）電阻阻1 1秒鐘（秒鐘（s s）所消耗的電能。）所消耗的電能。n焦耳是焦耳是中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位中華人民共和國(guó)法定計(jì)量單位規(guī)定的表示能、功規(guī)定的表示能、功和熱量的基本單位，用國(guó)際制單位表示的關(guān)系式為和熱量的基本單位，用國(guó)際制單位表示的關(guān)系式為N

28、 Nm m；用；用國(guó)際制基本單位表示的關(guān)系式為國(guó)際制基本單位表示的關(guān)系式為kgkgm m2 2/s/s2 2。由于焦耳的數(shù)值。由于焦耳的數(shù)值很小，通常采用焦耳的倍數(shù)來(lái)表示，如千焦（很小，通常采用焦耳的倍數(shù)來(lái)表示，如千焦（kJkJ，10103 3J J），），兆焦耳（兆焦耳（MJMJ，10106 6J J），吉焦耳（），吉焦耳（GJGJ，10109 9J J）或太焦耳（）或太焦耳（TJTJ，10101212J J）。）。n2.2.千瓦小時(shí)（千瓦小時(shí)（kWkWh h）千瓦小時(shí)是電量的計(jì)算單位，與焦耳的換算關(guān)系千瓦小時(shí)是電量的計(jì)算單位，與焦耳的換算關(guān)系為：為：n1kW1kWh=3.6h=3.6101

29、06 6J Jn由于千瓦小時(shí)單位較小，通常采用兆瓦小時(shí)（由于千瓦小時(shí)單位較小，通常采用兆瓦小時(shí)（MWMWh h），萬(wàn)），萬(wàn)千瓦時(shí)（千瓦時(shí)（10104 4kWkWh h）、吉瓦小時(shí)（）、吉瓦小時(shí)（GWGWh h）、億千瓦時(shí)）、億千瓦時(shí)（10108 8kWkWh h）、）、1010億千小瓦時(shí)（億千小瓦時(shí)（TWTWh h）。）。n3 3）卡（）卡（calcal）：）：卡是熱量單位，定義為卡是熱量單位，定義為1 1克（克（g g）純水在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下，溫）純水在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下，溫度升高度升高1 1攝氏度（攝氏度（）所需的熱量。我國(guó)現(xiàn)行熱量單位卡）所需的熱量。我國(guó)現(xiàn)行熱量單位卡有有2020卡、國(guó)際蒸汽表卡及熱化

30、學(xué)卡?？?、國(guó)際蒸汽表卡及熱化學(xué)卡。n2020卡（卡（calcal2020）是指）是指1g1g純水溫度從純水溫度從19.519.5升高至升高至20.520.5所需要的熱量，與焦耳的換算關(guān)系為：所需要的熱量，與焦耳的換算關(guān)系為：n1cal1cal2020 = 4.1816 = 4.1816焦耳焦耳n1cal1calITIT = 4.1868 = 4.1868焦耳焦耳n1cal1calThTh = 4.1840 = 4.1840焦耳焦耳燃料熱值n定義：燃料燃燒會(huì)釋放出一定數(shù)量的熱量，單位定義：燃料燃燒會(huì)釋放出一定數(shù)量的熱量，單位質(zhì)量（指固體或液體）或單位體積（指氣體）的質(zhì)量（指固體或液體）或單位體積

31、（指氣體）的燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度（一般為環(huán)境溫度）時(shí)所釋放出來(lái)的熱量就是燃（一般為環(huán)境溫度）時(shí)所釋放出來(lái)的熱量就是燃料熱值，也叫料熱值，也叫燃料發(fā)熱量燃料發(fā)熱量n高位熱值是指燃料完全燃燒，且燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣凝結(jié)高位熱值是指燃料完全燃燒，且燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣凝結(jié)成水時(shí)的發(fā)熱量，其數(shù)值由測(cè)量獲得。成水時(shí)的發(fā)熱量，其數(shù)值由測(cè)量獲得。n低位熱值是指燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣低位熱值是指燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時(shí)的發(fā)熱量，它等于從高位熱值中扣除水蒸氣凝結(jié)態(tài)存在時(shí)的發(fā)熱量，它等于從高位熱值中扣除水蒸氣凝結(jié)熱后的熱量。熱后的熱量。當(dāng)量熱值當(dāng)量熱值當(dāng)量熱值是指某種能源本身所含的熱量。具有一定品當(dāng)量熱值是指某種能源本身所含的熱量。具有一定品位的某種能源，其當(dāng)量熱值是固定不變的位的某種能源，其當(dāng)量熱值是固定不變的等價(jià)熱值等價(jià)熱值為了獲得一個(gè)度量單位的某種二次能源（如汽油、柴為了獲得一個(gè)度量單位的某種二次能源（如汽油、柴油、電力、蒸汽等）或耗能工質(zhì)（如壓縮空氣、氧氣、油、電力、蒸汽等）或耗能工質(zhì)（如壓縮空氣、氧氣、各種水等）所消耗的以熱值表示的一次能源量。各種水等）所消耗的以熱值表示的一次能源量。n由于等