第五篇 能量可用性20091.pdfVIP

第五章 火用及 火用 分析 (Exergy or Availability) 本章教学内容仍属于热力学第二定律，即研究过 程进行的方向与深度问题。 前章已介绍从不同角度、不同问题出发，对过程 进行进行方向、条件的描述。 本章专题从能量做功能力（即能量的质量）角度 讨论过程进行的方向问题。 在工业前漫长的历史时期，人们的生活方式变化非常缓 慢，当人们学会使用能量后，这种变化与发展就很迅速。反过 ，人们生活改变又大大促进了能量的利用，大幅度增加了能 源消耗 （当前能源消耗量是前20年的2～2.5倍）。因此也造成 了能源的紧张。产生于70年代的能源危机，给人们敲起了警 钟，才逐渐认识到必须认真研究各种形态能量的 合理利用”。 因此能量合理利用就成为当代热力学的一个研究热点。 火用” 就是在这种条件下产生的，火用 的本质是能量的可用性。 1942年凯恩(Joseph Henry Keenan, 1900-1977)提出了有效能 的概念。 内容 火用 （能量的可用性）的概念； 各种能量 火用的计算； 热力过程 火用 分析。 目的 建立对能量可用性的基本认识； 掌握各种能量 火用的计算； 了解从能量的质量角度对过程进行的热力学分析； 为今后的应用打基础，而不讨论某一具体的过 程。 蒸汽电站的能量损失与火用损失 设备 能量损失/输入能量 火用损失/输入火用 锅炉 9 49 燃烧过程 － 29.7 传热过程 － 14.9 烟道损失 － 0.68 扩散 损失 － 3.72 透平 ≈ 0 4 冷凝器 47 1.5 加热器 ≈0 1.0 其它 3 5.5 合计 59 61 一节 火用的基本概念 一、热机将热量转变为功的讨论 热机可以实现热能向机械能的转换，下面讨论一下：热 机从高温热源吸收1000J热量可能作出的最大功在不同条件下 不同，见下表： 热源温度（℃） 冷源温度 可逆效率 （%） 可逆功（J） 不可逆 （高温热源） （℃） （卡诺循环效率） （最大功） 功（J） （低温热源） 1000 100 0.707 707 707 500 100 0.517 517 517 1000 25 0.766 766 766 从上面可以看出： 热量具有做功能力，它在一定条件下可转换为功；但温 度不