节能原理与技术刘继平.pptVIP

节能原理与技术 西 安 交 通 大 学 2011年11月 研究经历： 刘继平， 西安交通大学能源与动力工程学院， 教授 ，博士生导师 1999-2000 香港城市大学，博士后研究员 1996.- 西安交通大学， 教师 1986-1996 西安交通大学，学生 研究领域： 热力系统节能理论与技术 汽液两相流 对流换热及数值传热学 绪论 节能的基本原理 主要节能技术 电力生产的节能技术 热泵技术 余热回收及热管技术 结论 一切物运动必然伴随着能量的消耗和转化。所谓能量，就是产生某种效果或变化的能力。 机械能，热能，化学能，辐射能，电能，核能 能源：提供能量的来源 一次能源，二次能源 常规能源，替代能源(新能源) 合能体能源，过程性能源 清洁能源，非清洁能源 BP世界能源统计年鉴（2011年6月）： 2010年世界能源总消耗量120.024亿吨标油 中国24.322，美国22.857，俄罗斯6.909，印度5.242，日本5.009， 德国3.195，加拿大3.167 石油40.281，煤炭35.558，天然气28.581 能源的生产及转换 煤炭，石油及天然气的开采，炼焦，煤气等 电力生产：所使用的一次能源占总一次能源消耗量的50%，转换效率约为40%，能源消耗约占20% 能源的消费 工业部门(能源消耗约占30%)：主要耗能大户为钢铁，有色冶金，石油化工，非金属 居民生活(能源消耗约占25%) ：主要耗能大户为供暖、空调、照明、生活热水等； 交通运输(能源消耗约占7%) 我国6大高耗能行业：电力50%、钢铁10%、有色冶金5%、石化15%、建筑30%、交通10% 节能的意义 经济和社会可持续、健康发展 节省了煤、石油和天然气等宝贵的化工原料 促使技术进步、降低生产成本、提高经济效益 减少污染物排放，减轻环境污染，保护环境 节能的途径 “加大产业结构调整力度，推进技术进步，发挥市场作用，促进提高能源利用效率” 结构调整，管理节能，技术节能 节能的目的是提高能量的利用效率 热力学第一定律：能量在“数量”上是守恒的，它既不会无故（无中生有）产生，也不会无缘消失； 热力学第二定律：能量在“质量”上是有差异的，不同形式能量间的转换存在“不等价”现象； 能量合理利用的原则，就是要求能量系统中能量在数量上保持平衡，在质量上合理匹配。 以供给体系的热为基础的热平衡称为供入热平衡，主要研究外界供入热的利用情况（锅炉，加热炉，干燥设备等）； 以进入系统的全部热量为基础的热平衡称全入热平衡，主要研究系统所有热量的利用情况（化工系统）； 以实际加给体系的热量为基础的热平衡，称净入热平衡。主要观察的是加给体系的热量的利用程度（换热器）； 具体采用何种热平衡时，按照设备、行业的惯例选取。 寻找发现节能潜力，是节能的前提。热力学第一定律所定义的热效率在很多情况下并不能作为寻找节能潜力的依据。 由热力学第二定律可知不可逆性是产生有效能损失的根源。只要过程不可逆，就存在节能潜力； 过程的不可逆性与不平衡性是紧密联系的。不平衡性的存在导致了不可逆性的产生。节能就是通过各种措施减少不平衡，或者利用不平衡性获得收益。 机械不平衡；热不平衡；化学不平衡等 热能动力系统包括蒸汽动力系统、燃气轮机及内燃机等，作为原动机广泛应用于发电、运输等领域，为工业生产和日常生活提供动力。 目前热能动力系统的能源利用效率：现代大型火电机组的热效率约为40%左右，而内燃机和燃气轮机的热效率约为25%-45%，均不超过50%，一半以上的能源在热功转换中被浪费，具有很大的节能潜力。 由于现代热能动力系统大多以不可再生的矿物燃料为能源，提高热能动力系统的能源利用率，对缓解能源危机，减少污染，保护环境，提高企业的效率具有重要的意义。 余热属于二次能源，是一次能源和可燃物料转换过程后的产物，是燃料燃烧过程中所发出的热量在完成某一工艺过程后所剩下的热量。以冶金、石化等行业为例，余热类型有： 高温烟气余热 高温炉渣余热 高温产品余热 冷却介质余热 可燃废气余热 化学反应及残炭的余热 冷凝水余热 余热利用的原则： 优先用于本生产流程； 考虑余热的质量(温度)及数量； 改进工艺技术，降低余热的产生。 余热利用的方法： 余热锅炉法 热水法 预热空气法 烟气一流体换热器法 余热、干燥物料法 热管是一种结构灵活的高效换热元件，被广泛应用于航空航天、石油化工、建材轻纺、能源动力、医疗卫生等领域中。热管可以实现几乎“零”温差的传热，热负荷大，可以将大量热量远距离地传输而无需外加动力。 高导热性 热管通过工作流体气化潜热来传递热量，具有很高的导热能力。与相同外部尺寸的银、铜、铝等金属比，热管的传热量可高出三、四个数量级。 等温特性 热管工作时，管内的蒸气和液体处于饱和状态，具有优良的等温性。 热流