第二章 节能的热力学原理2014 - A
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热力学第二定律在过程节能控制中的应用1 热力学第二定律的基本概念热力学第二定律是热力学的重要基础之一,它建立在能量守恒和热量流动规律的基础上,用于描述热力学过程中的热流动方向和熵增加的规律,可以用来解释许多自然界中的现象。
物理学家开尔文在19世纪初提出了热力学第二定律的原始概念,主要包括以下几个方面:1. 不能从一个恒温体系向温度较低的恒温体系传递热量,而不引起其他的影响。
2. 不能将热量全部转化为功,即不能永久地将热能转化为机械能。
3. 在一个绝热体系中,熵永远不会减少。
这些规律描述了自然界中对热量的转化和利用的基本限制和规律,为能量守恒和熵增加提供了科学依据。
2 过程节能控制过程节能控制是指在工业生产和生活中,通过优化工艺流程和装置设计,采用科学的管理和控制手段,以提高能源利用效率,降低能源消耗和浪费,实现经济效益和环境保护的一种综合性措施。
过程节能控制主要包括以下几个方面:1. 能源审计和分析,确定能源消耗和浪费的主要来源和方式,制定优化方案和措施。
2. 优化工艺流程和装置设计,采用先进的能源节约技术和装备,提高能源转换效率,降低能量损失和排放。
3. 合理使用能源,建立科学的能耗监测和管理制度,控制能源消耗和浪费,实现节能降耗。
4. 加强技术培训和人员教育,提高技术水平和节能意识,促进节能文化的形成和传播。
过程节能控制是一项复杂的系统工程,需要多个方面的协调和配合,同时也是一个长期的任务,需要不断进行改进和完善。
3 热力学第二定律在过程节能控制中的应用热力学第二定律在过程节能控制中有着重要的应用价值和意义。
通过热力学第二定律的原理和规律,可以对工业生产和生活中的能源流动和转化进行分析和优化,实现更加高效、环保、可持续的生产和生活方式。
热力学第二定律在过程节能控制中的应用主要包括以下几个方面:1. 分析系统的热力学效率,确定系统的能源利用效率和能耗水平等指标,为节能改进提供科学依据。
2. 优化系统的热力学流程,采用先进的节能器材和技术,提高系统的能源转化效率,降低能耗和排放。
节能原理与方法2 节能分析方法与原理2.1 节能分析方法(1)热力学第一定律分析法热力学第一定律即能量守恒定律:能量是物质运动的量度,当任何一种形式的能量被转移或转化为另一种形式的能量时,数量不变。
热力学第一定律的具体应用方法及优缺点具体应用方法:用热效率的高低来估计节能潜力,热效率越高说明节能潜力越大。
用能量平衡法将能量的来龙去脉搞清楚,确定多少能量被利用,多少能量损失掉。
优缺点:优点:简单直观,容易理解和掌握,运用得当对节能工作能起到重要作用。
缺点:仅反映能量数量上的守恒关系,在挖掘节能潜力时有较大的局限性和不合理性。
(2)热力学第二定律分析法热力学第二定律的基本内涵当任何一种形式的能量被转移或转化为另一种形式的能量时,其品位只可能降低或蜕变,绝不可能提高。
能量在数量的守恒性和质量上的贬值性,就构成了能量的全面本性。
热力学第二定律的应用方法有熵分析法和火用分析法。
由于熵分析法比较抽象,不能评价能量的使用价值,且本身也不是一种能量,现在已被火用分析法取代。
火用分析法认为:能量=火用+ 火无火用是这样一种能,在给定环境的作用下,可以完全连续地转化为任何一种其它形式的能量,而火无是一种不可能转化的能量形式。
火用主要是针对热提出的,即热量中最大能转化为功的部分。
采用火用分析法,能从本质上找出能量损失。
(3)热经济学20世纪60年代以来,在节能领域产生了将火用分析法与经济因素及优化理论有机结合的热经济学方法,即除了研究体系与自然环境之间的相互作用外,还要研究一个体系内部的经济参量与环境经济参量之间的相互作用。
第一定律和第二定律分析法,在方案比较中仅能给出一个参考方向,而不能得出具体结论。
热经济学分析法可以直接给出能效评价结果,这种方法特别适用于解决大型、复杂的能量系统分析、设计和优化。
2.2 节能原理与方法(1)能量的相关概念按能量的作功能力,将其分为三大类:高级能量:理论上可完全转化为功的能量,如机械功、电能、水能等。