《工程热力学第15讲-第5章火用20101215》由会员分享，可在线阅读，更多相关《工程热力学第15讲-第5章火用20101215（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、过程装备与控制工程专业 工程热力学 第15讲 山东大学机械工程学院 过程装备与控制工程研究所,1. 火用分析,火用的引入,如何评价能量价值? 1956年，I. Rant （I. 郎特） 提出有用能的概念 1957年，夏彦儒教授 翻译 Exergy 火用 Anergy 火无 克劳修斯最早定义 刘仙洲教授 翻译 Entropy 熵 Enthalpy 焓,三种不同品质的能量,1、可无限转换的能量（理论上可以完全转换为功的能量-高级能量），如：机械能、电能、水能、风能 2、不能转换的能量（理论上不能转换为功的能量 ），如：环境（大气、海洋） 3、可有限转换的能量（理论上不能完全转换为功的能量-低级能量
2、 ），如：热能、焓、内能 能不仅有数量，还有品质！,哪个参数才能正确评价能的价值,热量,哪个参数才能正确评价能的价值,焓,哪个参数才能正确评价能的价值,内能,能量的评判,为度量能量的可用程度，应以能量的做功能力为评判指标。 为了确定能量的做功能力，须附加三个条件： 以给定的环境为基准，在该环境状态下有用能为0； 做功过程完全可逆； 过程中，除环境外，无其他热源或功源参与作用，这样才能使获得的功全部是由给定状态下物质的能量转换而来的。,火用和火无,火用是系统由任一状态经可逆过程变化到与给定环境状态相平衡时所做的最大理论功。 符号：Ex Ex的基本含义是以环境为基准时系统的理论做功能力。 Ex的本
3、质是系统与环境之间存在着不平衡势。 凡是不能转换成火用的能量称为火无。 符号：An 在能量转换过程中，火用和火无的总和恒定不变。 E = Ex + An,Ex的理解,Ex 作功能力 环境一定，能量中最大可能转换为功的部分,热一律和热二律的Ex含义,热一律：一切过程， Ex+An总量恒定。 热二律：由An转换为Ex不可能；在可逆过程中，Ex保持不变 ；在不可逆过程中， 部分Ex转换为An。 孤立系Ex减原理：任何一孤立系， Ex只能不变或减少，不能增加。,能级,定义：能量Ex值和能量数量的比值。 符号： 公式：=Ex / E 意义：衡量能量的可利用性。 常见的能级：机械能=1；热量=1-T0/T
4、,能量贬值原理,能量贬值原理：在不可逆过程中，能量的数量不变，但Ex减小了，能量的品质下降，能级降低了，做功能力下降了。 能级分析在大系统的能量匹配中有用。如果供能的能级与用户的用能能级差较小，则匹配就比较合理。,实际蒸汽动力装置的Ex分析法,对于稳定流动,锅炉的Ex分析,排烟,水,4（3）,渣,燃料,空气,锅炉的Ex分析（燃烧）,空气,燃料,设燃料完全是Ex,（1）燃烧，烟气热量,以环境为基准,平均燃烧温度,锅炉的Ex分析（散热）,（2）排烟，渣，散热后，可传给水的ex,锅炉的Ex分析（传热）,（3）传热，水的温度远比燃气低，温差传热,水得到的ex,管道和汽机主汽门节流的Ex分析,1,1,汽
5、机入口ex,管道和主汽门的ex损失,汽轮机的Ex分析,汽轮机最大可能作功,汽轮机的ex损失,汽轮机实际输出功,冷凝器的Ex分析,3,2,冷凝器的ex损失,Ex损失的表示,s,T,5,3,2,2,4,1,1,1,4,两种分析方法的比较,锅炉 qB/qf=10% B/ex,qf=56.7% (燃烧14.1%排烟及散热 8.6%传热34%) 管道 qtu/qf= 0.6% tu/ex,qf= 0.5% 汽轮机 qt/qf= 0 t/ex,qf= 5.6% 凝汽器 qc/qf= 55.7% c/ex,qf= 3.5%,热效率法 Ex分析法,2 工程经济学简介,工程经济学概述,现代科学技术的发展有两个特
6、点，一是向纵深发展，形成许多分支科学；二是向广度进军，形成许多边缘学科。工程经济学就是介于自然科学和社会科学之间的边缘科学。 工程经济学是利用经济学的理论和分析方法，研究经济规律在工程问题中的应用，是分析工程项目方案、技术方案和技术政策等经济效果的一类应用经济学的分支，是研究技术因素与经济因素最佳结合的学科。,技术上可行、经济上合理,一项工程能被人们所接受必须具备两个条件：一是技术上的可行性；二是经济上的合理性。 技术，就是把科学研究、生产实践、经验积累中所获得的科学知识应用在最有效的自然资源利用方式中，以形成能满足人们需要的运动系统。 “经济”是一个多义词，工程经济学中所说的“经济”，应当属
7、于经济学的范畴，可以理解为是社会生产与再生产过程以及与之相关的政策、制度等方面的总和。,经济效果,经济效果可用效率型指标表示，如下式： 经济效果收益/费用 或用价值型指标表示： 经济效果收益费用 经济效果和技术效果是密不可分的，经济效果包含技术效果。,技术方案经济效果评价的可比条件,(1)使用价值的可比 使用价值的主要内容有数量、质量、品种等。两个方案，如果使用价值不同，是不能相比的。 (2)相关费用的可比 所谓相关费用，就是如何确定合理计算方案费用的范围。两个方案，如果计算费用的范围不合理，也没有可比性。 (3)时间因素的可比 技术方案的经济效果，除了数量的概念以外，还具有时间的概念。 (4)价格的可比 几乎绝大部分效益和费用都是在价格的基础上计算出来的。因此，价格体系是否合理是方案比较中必须考虑的问题。 可比性所涉及的问题远不止上述四种，还有定额标准、安全系数等。,
