中國礦業(yè)大學(xué)韓東太節(jié)能原理與技術(shù)2

節(jié)能原理與技術(shù)(2)中國礦業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院動力工程系韓東太CUMT二、節(jié)能原理熱力學(xué)基本概念熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第二定律火用合理利用能量的原則2.1熱力學(xué)基本概念熱力系統(tǒng)熱力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)熱力過程熱力循環(huán)1、熱力學(xué)基本概念2.1.1熱力系統(tǒng)定義：由某種邊界包圍，被取作研究對象的特定物質(zhì)或空間。2.1.2熱力系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)狀態(tài)參數(shù)：描述熱力系所處宏觀狀態(tài)各個物理量。狀態(tài)參數(shù)的特性——狀態(tài)的單值函數(shù)物理描述——與過程無關(guān)；數(shù)學(xué)描述——微分是全微分溫度、壓力、比容、焓、熵、火用2.1.3熱力過程熱力系由一個狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)所經(jīng)歷的全部狀態(tài)的集合2.1.4熱力循環(huán)蒸氣動力循環(huán)

朗肯循環(huán)再熱循環(huán)回?zé)嵫h(huán)2.1.4熱力循環(huán)內(nèi)燃機(jī)循環(huán)定容加熱循環(huán)定壓加熱循環(huán)混合加熱循環(huán)2.1.4熱力循環(huán)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)制冷循環(huán)2.1.4熱力循環(huán)2.2熱力學(xué)第一定律進(jìn)入的能量E1=儲存能量的增量△E+離開的能量E2

閉口系能量方程

Q=△U+∫pdVq=△u+∫pdv可逆過程

穩(wěn)定流動系能量方程及應(yīng)用2.2熱力學(xué)第一定律Q=△H+1/2m△cf2+mg△z+Ws=△H+Wt

q=△h+1/2△cf2+g△z+ws=△h+wt

Q=△H-∫Vdp

q=△h-∫vdp

可逆過程13

穩(wěn)定流動能量方程式的應(yīng)用1.蒸汽輪機(jī)、汽輪機(jī)

流進(jìn)系統(tǒng)：

流出系統(tǒng)：內(nèi)部儲能增量：

014

2、壓氣機(jī)，水泵類流入流出內(nèi)增

=02、壓氣機(jī)，水泵類16

3、換熱器（鍋爐、加熱器等）(heat

exchanger:

boiler、heater)17

流入：流出：內(nèi)增：

0若忽略動能差、位能差3、換熱器（鍋爐、加熱器等）18

4、管內(nèi)流動流入：流出：內(nèi)增：

02.3熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第二定律的幾種表述克勞修斯說法：不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。

開爾文說法:不可能從單一熱源取熱使之完全變成功而不產(chǎn)生其他影響。普朗克說法：不可能制造一個機(jī)器，使之在循環(huán)動作中把一重物升高，而同時使一熱源冷卻。熵增原理:孤立系統(tǒng)或絕熱系統(tǒng)的熵可以增大,不變,但絕對不會減少。熱力學(xué)第二定律告訴我們什么？

能量的轉(zhuǎn)換具有方向性和不可逆性！

2.卡諾定理熱效率卡諾定理1、在相同的高溫?zé)嵩春拖嗤牡蜏責(zé)嵩粗g的可逆熱機(jī)的熱效率恒高于不可逆熱機(jī)的熱效率2、在相同的高溫?zé)嵩磦€低溫?zé)嵩垂ぷ鞯目赡鏌釞C(jī)有共同的熱效率，而與工質(zhì)無關(guān)。3.熵增原理過程：克勞修斯不等式循環(huán)：克勞修斯積分不等式(絕熱)孤立系統(tǒng):熵增原理2.4

1.的基本概念熱力學(xué)第一定律:在任何能量轉(zhuǎn)換中，火用和火無的總量保持不變。熱力學(xué)第二定律:每種能量都是由火用和火無兩部分組成，且其中之一為零。

2.熱力系統(tǒng)火用的計算

2.熱力系統(tǒng)火用的計算(1)封閉系統(tǒng)火用的計算(1)封閉系統(tǒng)火用的計算從給定狀態(tài)到環(huán)境狀態(tài)積分封閉系統(tǒng)的火無等于:從狀態(tài)1可逆轉(zhuǎn)變到狀態(tài)2所能完成的最大功為:(2)穩(wěn)定流動開口系統(tǒng)火用的計算工質(zhì)從給定狀態(tài)以可逆方式轉(zhuǎn)變到環(huán)境狀態(tài),并且只與環(huán)境交換熱量時所做出的最大有用功由能量平衡方程式:相應(yīng)的火無為:從狀態(tài)1可逆轉(zhuǎn)變到狀態(tài)2所能完成的最大功為:(3)理想氣體火用的計算利用理想氣體狀態(tài)方程也可以進(jìn)行計算①溫度火用②壓力火用(3)燃料火用的計算燃料與氧氣完全燃燒反應(yīng)后,以可逆方式轉(zhuǎn)變到完全平衡的環(huán)境狀態(tài)所能做出的最大功。標(biāo)準(zhǔn)燃料火用：1個大氣壓，25℃時的燃料火用燃料火用=標(biāo)準(zhǔn)燃料火用+物理顯火用（高溫高壓）應(yīng)用朗特式簡單算法固體燃料化學(xué)火用液體燃料化學(xué)火用氣體燃料化學(xué)火用2.5合理利用能量的原則兩個指標(biāo)：熱效率（數(shù)量損失）與火用效率（質(zhì)量損失）計算方法：收益/代價目標(biāo)：達(dá)到100%舉例說明：假設(shè)環(huán)境溫度為0℃，為使室內(nèi)保持20℃，單位時間內(nèi)需向室內(nèi)供熱10kJ，如果采用電爐供暖，在沒有外部損失的情況下，比較熱泵和電爐的兩個效率？能量利用的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)能量品質(zhì)動力循環(huán)制冷循環(huán)熱泵循環(huán)間壁換熱器熱效率(數(shù)量)火用效率(質(zhì)量)電爐熱效率:電爐的火用效率:如果采用卡諾熱泵,卡諾熱效率:電爐的火用效率:三、能量平衡概述熱平衡設(shè)備熱平衡企業(yè)熱平衡火用平衡2.1概述能量