能源外文翻譯及譯文

1、哈爾濱商業(yè)大學畢業(yè)設計（論文）翻 譯英文原文中文翻譯能源產(chǎn)品的工程經(jīng)濟優(yōu)化作者：ionc.ionita (romania)摘要這篇文章闡述了成本質(zhì)量率的概念，并把成本質(zhì)量率作為能源產(chǎn)品、商品和服務的優(yōu)化標準，首先來看電力產(chǎn)品，它的稅收是以$/kw計量的，這個比率的分子是能量成本，分母是電力品質(zhì)，這個品質(zhì)是由功率和頻率決定的。同樣的情況熱力產(chǎn)品是以$/kj來征收的，但它比電力產(chǎn)品優(yōu)越。我們看到熱力產(chǎn)品的分母是熱量的品質(zhì)，這個品質(zhì)是用exergy值來表示的。用圖表來說明能量級別的品質(zhì)，這里的能量是exergy和anergy值的和。我們也用圖表來說明一般商品和服務產(chǎn)品的情況。在這個圖上我們可以看出任

2、何產(chǎn)品或服務的質(zhì)量和成本都有十分密切的關系。這種成本質(zhì)量圖支持這個未來的作為主要優(yōu)化準則的成本質(zhì)量率的概念。這里的所有的觀念都基于擴展exergy分析和熱力經(jīng)濟學的概念，這些是幾位學者在過去20年里發(fā)展起來的。這篇文章的最后一部分提出了兩個降低成本質(zhì)量率的解決途徑，這些工作證明了工程師們對技術文的解決實際上是對cqr 值的降低。關鍵詞：exergy分析；擴展exergy分析；熱力效率；經(jīng)濟效率；成本/質(zhì)量；工程經(jīng)濟優(yōu)化。1 引論眾所周知，為了優(yōu)化一個數(shù)學函數(shù)，像目標函數(shù)，我們需要樹立一種優(yōu)化觀念。在熱力系統(tǒng)的實際操作中，主要使用的標準是熱力效率和燃料的具體消耗量。在實際中像這樣的準則并不足以說

3、明熱力產(chǎn)品的實際能力，他們聽上去是非常熱力學的，但并未完全折射出所有經(jīng)濟方面的問題，那就是熱傳輸?shù)目偝杀?。重要的進步是在exergy分析這個正確的方法指導下完成的，exergy分析依賴于兩個熱力學定律的組合。（ahern，1980；bejian，1988；brodianskii，1997；kotas，1985；moran，1999；sciubba，1999；szargut et al.，1988；tsatsaronis，1999；valero et al.，1999）exergy分析確定了熱力產(chǎn)品的熱力品質(zhì)。接下來重要的一步是熱力經(jīng)濟學的發(fā)展，作為一個復合交叉的學科，它組合exergy分析和經(jīng)

4、濟分析。2 熱力效率與經(jīng)濟效率圖1.朗肯循環(huán)的t-s圖任何實際的動力設備的運行都是不可逆的并且伴隨著能量的損失（熵增），根據(jù)熱力學第一第二定律，我們知道功的損失與熵增是成比例的。（bejan，1988）=0 (1) 這個公式就是gouy-stodola理論， 是實際用的功， 在可逆情況下的有用功。為了說明熱量損失，我們用效率來表示，這個效率是實際使用的功和其消耗的能量的比率。例如，為了寫出朗肯循環(huán)圖中的第一定律，我們得到下面的能量平衡式：= (2) 在圖1的t-s圖上，熱量的輸入循環(huán)式qh=1 23456 1 的區(qū)域，而有用功w=1234561的區(qū)域。另一種選擇是我們用相對效率的表達式（bej

5、an，1988），這個表達式是基于熱力學第二定律得： (3) （3） 和的關系是： (4) （4）第二效率比第一效率的值大，moran和shapiro（2000）闡明了能量效率和exergy效率的關系：= (5)分別是環(huán)境溫度、使用溫度、熱源溫度共識（5）說明值比小因為比小，圖2是330t/h的蒸汽鍋爐的能量-exergy效率關系圖。注意：=0.91而=0.41這兩個值是不同的，因為它們的定義是不同的。由一系列的效率值，例如在bejan 的1988年出版的書中，我們發(fā)現(xiàn)了下面的效率值：第一定律效率； petelas 的效率；curzon and ahlborn 的效率； 相對效率；制冷效率；

6、第二定律效率；exergetic 效率； spanner-gribik-osterle 效率；熱工程效率； witte-shamsundar 效率；如果我們打算對一個能量系統(tǒng)進行優(yōu)化，我們應該選擇“效率”作為一個標準。如果是這樣，我們應該選擇上面的哪一個呢？困難是在將要被優(yōu)化的系統(tǒng)中熱力效率的測量并未考慮到投資和運行維護成本。熱力效率對動力設備的熱力性能的發(fā)展是一個非常有用的概念，但這僅是一個方面，在能量系統(tǒng)發(fā)展中和優(yōu)化中，還有更重要的一面，我們不僅要考慮設備的產(chǎn)品（電能），而且還要考慮產(chǎn)品的成本和質(zhì)量。除了熱力效率，工程經(jīng)濟效率也是一個非常有用的概念。例如下一部分將要說明的成本/質(zhì)量率。圖2

7、.蒸汽鍋爐的能量和exergy分析的對比圖3 成本/質(zhì)量率（cqr）在今天的熱力經(jīng)濟學中，實際的系統(tǒng)中的主要準則是成本最小化，通常情況下，當產(chǎn)品和服務被提到時，購買者會同時關注產(chǎn)品的兩個重要特性質(zhì)量和價格。對能源產(chǎn)品優(yōu)化的一個綜合的準則是成本/質(zhì)量率（ionita，1999）：cqr=c/q （$/kj） （6）cqr值中的分子是能源產(chǎn)品的成本，分母是傳遞熱量的工程特性。這個準則并沒有為許多研究者使用，它的進展只用產(chǎn)品服務優(yōu)化的一般框架工作上。在cqr方法中，我們是的成本質(zhì)量率最小，其中只有成本c是可變的，在能源產(chǎn)品中，質(zhì)量q是一個全面的性能參數(shù)，根據(jù)合約的要求這種性能是必須滿足使用要求的。=

8、+ （$/s） （7）為了進一步說明熱量傳遞中的成本率，我們用一個經(jīng)濟學公式（7）來說明能源產(chǎn)品的總成本是三個成本的總合，它說明了制造產(chǎn)品的總的花費。1. 燃料的費用成本 （$/s）；2. 總的投資成本 （$/s）；3. 動力設備的運行維護費用成本（$/s）；由于動力設備的運行時間是以年計算的，我們分別計算每年的按年度劃分的總投資成本，和運行維護成本。公式（7）區(qū)別了熱力工程師和經(jīng)濟是要做的內(nèi)容。在熱力分析的框架工作中，我們關心熱力系統(tǒng)的效率，并且希望使公式（7）中的值最小，在這樣做的同時，我們并不知道在保持投資成本和運行維護成本和的同時最小化的效率是怎么樣的？熱力經(jīng)濟學的貢獻在于組合了熱力學

9、和經(jīng)濟學。在了解了我們把致力于生產(chǎn)產(chǎn)品的所有的財務都考慮在內(nèi)時，下一步我們關注是能源產(chǎn)品總成本的最小化問題。為了表示熱量輸入的品質(zhì)。我們利用熱力學第二定律計算出熱量q傳遞量的exergy值e： （kw） （8）式中和分別是工質(zhì)流體的溫度和環(huán)境溫度，exergy使可利用的能量，它可以做功，在物質(zhì)產(chǎn)品領域exergy是有用的理論最小功，這個功被用來形成一種來自于目前環(huán)境的物質(zhì)的質(zhì)量，并把這個物質(zhì)帶到一個具體的狀態(tài)中（bejan，1988）。在公式（8）中，卡諾因素確切地說明了熱量傳輸?shù)馁|(zhì)量。繪制熱量exergy圖對t，并在方便時旋轉(zhuǎn)此圖我們得到圖3（ionita，2000）。此圖表明能量級別的質(zhì)量

10、，圖中有兩個不同的能量區(qū)，這兩個區(qū)域被卡諾因素曲線分開：1. 左上區(qū)是exergy區(qū)，這個區(qū)域的能量是可利用的并且能作功，工質(zhì)的溫度越高，公式（8）中的e值就越大。2. 右下區(qū)anergy區(qū)這個區(qū)域也是相當?shù)拇?，但此區(qū)域的能量不能作功，它的質(zhì)量并不令人滿意。這個區(qū)域的定義為：= （9）當,我們有q=e+a;當時,q=a;當=時，e=0并且q=a。在環(huán)境溫度和低于環(huán)境時，系統(tǒng)中能量是不可利用的，它是100%的anergy，當 時，我們得到e=q，這就意味著整個能量都可被利用。值越高，可利用的能就越多，換句話說，溫度是能量質(zhì)量的指示器，圖3軸是能量質(zhì)量的級別。 如果我們繼續(xù)僅使成本c的值最小，我們

11、已經(jīng)不能在作別的變化。為什么我們考慮使cqr 值最小，我認為有兩個原因，第一:包括一般商品和服務中的熱量產(chǎn)品這種情況是很重要的；第二：用一個清晰的形式說明在成本和被傳輸?shù)臒崃康馁|(zhì)量之間存在一種聯(lián)系，如果熱量的生產(chǎn)者不能保證熱傳輸?shù)馁|(zhì)量。他總是傳輸?shù)推焚|(zhì)的熱量，但卻用相同的方法去計量熱量。例如，在羅馬尼亞，它的區(qū)域供暖的稅收是以lei/gj，它沒有考慮熱量產(chǎn)品的溫度，一個比較好的解決方法是采用能控制熱量傳輸最小溫度的熱量表，另外一個例子，現(xiàn)在的電力稅收是以$/kwh計量的。 在這個計量單位中，我們看到到分子是成本c，分母是電能的質(zhì)量，這個質(zhì)量有它的功率和頻率決定，更進一步，我們知道電能全是exe

12、rgy，熱量方面稅收以及幾種方式: $/kg ;在一定壓力和溫度下的蒸汽或熱水以，$/gj，在這個情況中，我們了解了稅收的cqr 模型，然而，在第二情況中，它的能量測量是不足的，盡管對它的普遍適用性還為有充分的了解。4 商品和服務產(chǎn)品的一般情況sciubba（1999）利用工程經(jīng)濟學的知識發(fā)展了作為復雜系統(tǒng)估價的“擴展exergy會計學”，這種方法部分地基于exergy內(nèi)容的積累和szrgut的exergy經(jīng)濟學。在這一部分中，我主要介紹一個圖表，它聯(lián)系了任何產(chǎn)品的兩個主要特點，即成本和質(zhì)量。熱產(chǎn)品是一般的商品和服務產(chǎn)品中的特殊部分，圖4是一個cqr（成本/質(zhì)量率）圖，它是由成本c和質(zhì)量q組成

13、的圖，現(xiàn)在注意cqr這條斜線，它表示了產(chǎn)品或服務的質(zhì)量與相應的成本之間的關系。對于質(zhì)量我們定義了四個區(qū)域：低質(zhì)量區(qū)，平均區(qū)，高質(zhì)量區(qū)，超高質(zhì)量區(qū)。這是習慣的劃分法（為了便于分析）。由于劃分的邊界是假設的，所以從一個區(qū)過渡到另一個區(qū)時曲線是平滑的。 圖4.cqr（成本/質(zhì)量率）圖一般的產(chǎn)品（a2方塊）都有一個平均的質(zhì)量，并且在一定的成本下制造的，a3方塊中的產(chǎn)品以同樣的質(zhì)量生產(chǎn)，卻付出了較高的成本。因此，它是不經(jīng)濟的。a1中的產(chǎn)品也是在平均質(zhì)量區(qū)里，但是卻以較低的成本生產(chǎn)。這些產(chǎn)品令人感興趣并且有較大的收益，它們具有較大的競爭性。在圖表的左邊是低質(zhì)量產(chǎn)品區(qū)，l1方塊中的產(chǎn)品是以低成本生產(chǎn)的質(zhì)量不

14、足的產(chǎn)品，l2方塊中的產(chǎn)品造價有高、質(zhì)量不足，這些產(chǎn)品質(zhì)量很低，但是生產(chǎn)的成本卻很高，這就意味著它是很不經(jīng)濟的。 在圖表的右邊是高質(zhì)量區(qū)，s2方塊中的產(chǎn)品它的質(zhì)量和成本都比較高，是對應的，s3中的產(chǎn)品的質(zhì)量很好但是成本太高了，它是不經(jīng)濟的，它是很難賣出的，甚至根本賣不出，s1中的產(chǎn)品是質(zhì)量高、價錢便宜的產(chǎn)品，它們很容易賣出，具有很強的競爭性。e1方塊中的產(chǎn)品質(zhì)量很高，并且價格也很貴，這些產(chǎn)品屬于奢侈品。沿著圖4的水平方向我們來看成本的相對值，在1-2段中所生產(chǎn)的低成本的產(chǎn)品是我們成本最小化的目標，注意這一點是很重要的。然而，l1方塊中的產(chǎn)品的質(zhì)量不足，因此，只有a1方塊中的產(chǎn)品具有競爭性，換句

15、話說，優(yōu)化不僅要考慮成本，而且，還要考慮以相同方法測量的產(chǎn)品或服務的質(zhì)量。在成本線2-3段中分布著低，中，高三種品質(zhì)的產(chǎn)品，以中等成本生產(chǎn)的低質(zhì)量產(chǎn)品顯然是不能被接受的，因為，它的成本高質(zhì)量差，用同樣的成本，我們可以生產(chǎn)出中等品質(zhì)的產(chǎn)品這樣的產(chǎn)品，成本與質(zhì)量相當是可以接受的，高質(zhì)量的產(chǎn)品s1也可以以同樣的成本生產(chǎn)，與質(zhì)量相對比，成本相對較低，這種產(chǎn)品對買賣雙方都具有吸引力，這種產(chǎn)品也具有競爭性。在3-4段中是以更高的成本生產(chǎn)的產(chǎn)品，如果他們的質(zhì)量中等他們是屬于a3中的產(chǎn)品，a3中質(zhì)量很好，但經(jīng)濟性不好，以同樣的成本，我們可以生產(chǎn)更高的產(chǎn)品s2，這種產(chǎn)品在cqr線以下，最后在4-5段中的產(chǎn)品是高

16、成本高質(zhì)量的產(chǎn)品，這種產(chǎn)品不宜邁買出，在e1區(qū)中的產(chǎn)品是超高質(zhì)量產(chǎn)品。它們是奢侈品，以熱產(chǎn)品為例它的質(zhì)量可以從低到高，回顧以exergy分析為基礎寫出的能量質(zhì)量公式，這個可變的參數(shù)就是溫度t。參考文獻1 ahern je. 1980. 1他的 exergy 能量分析方法. wiley: 紐約.2 bejan a. 1988. 高級工程熱力學. wiley: 紐約.3 bejan a, tsatsaronis g, moran m. 1996. 熱力學的設計與優(yōu)化. wiley: brodianskii v. 1997. 工業(yè)科學進程和不可逆的最小化. flowers '97, flor

17、ence,意大利,4 cornelissen rl, hirs gg. 1999a.一個系統(tǒng)的 exergetic 的循環(huán). 復雜能量系統(tǒng)的熱力學優(yōu)化nato 科學系列, 3. high technologyvol. 69, kluwer academic publishers: dordrecht/boston/london, 209-220.5 cornelissen rl, hirs gg. 1999b. 工業(yè)進程的exergy 分析. 復雜能量系統(tǒng)的熱力學優(yōu)化nato 科學系列, 3. high technologyvol. 69, kluwer academic publishers

18、: dordrecht/boston/london, 209-220.6 creyts jc, carey vp. 1997.工業(yè)過程對環(huán)境影響評估工具的擴展exergy 的用途. aes-vol. 37, proceedings of the asme advanced energy systems division, asme,129-137.7 frangopoulos ca. 1992. 環(huán)境分析和能量密度優(yōu)化的簡介. ecos92zaragoza, spain, 1992, proceedings, 231239.8 gong m, wall g. 1997. on exergetics, 適應環(huán)境要求的工業(yè)進程的經(jīng)濟優(yōu)化01aies197, 北京, 中國, 453-460.9 ionita ci. 1999. 成本質(zhì)量率, 商品和服務產(chǎn)品優(yōu)化的標準. 質(zhì)量保證， galati, 2332 (羅馬尼亞).10 ionita ci. 1995. 實驗測量的濕球溫度值隨著氣體燃燒的路徑變化. buletinul conferintei de termotehn