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1、热力学第一定律和第二定律效率吕灿仁利用能源要讲究效率。效率是评价用能设勺;能量收益~效率或热指标~。指标标定得是能量消耗备和用能系统是否合理的指标。:,。否科学对推动节能工作有重要的作用式中分子是设置设备的目的是收益分母,,。十八世纪发明了蒸气机把煤燃烧时放出是能量的消费是代价它的理论基础是能量,。,。的热能转变为机械功从而得到强大的动力又守恒和转换原理即热力学第一定律经过长期的实践,才总结出热与功之间有一种常用的这一类指标,见表IC.等量关系。即一物体失去的能量等于另一物体表1热能设备的热力学第一定律效率得到
2、的能量。它说明在孤立系统中,能量的“量”指标名称算式及意义理想情况效率值,永远保持不变即能量守恒和转换原理在热现一萨一_得功.,,Q一出孟T一T。。热动机的热效率},一一二---3、}节,兀>1T一“”,才孟耗功这说明热和功的质有所不同而且发现任何Q出_供热量实际过程都有不可逆因素而引起的作功能力损锅炉效率Q燃料燃料热。,“”失所以以作功能力作为定义的能的质是Q申输出热换热器效率。。g入输人热不守恒的这就是热力学第二定律的实质热,力学第二定律的发现使人们更深刻的认识了表中:,。T:>Q为热能牙为机械功式电能(高温)T,。,。,,(中温)>T(环境温度)>几(低温)T为绝对温度K自然规律和过程进行的方向不但了解能的量,,而且认识了能的质加速推动了热能动力工程表1的各种指标可统称为热力学第一定
4、,。刃,。、的发展提高了热能利用效率律效率其特点为分子分母都是单位(千卡,、、或千焦耳)一致的能量可以是热电功;也不一热力学第定律效率论是燃料燃烧或由不同温度热源所供应:的热。,。热能设备按能量是否经过转变可以总分为即只论数量不论各类能量质量上的差别,,两大类。一类是热能的直接利用设备输人和由表1可见即使是理想情况(指没有任何,。、。不可逆损失)各类热能设备的第一定律效率是输出都是热能如换热器加热炉和锅炉等另,。,、、。,一类是热能的转变利用设备即热力机械热不同的可大于l小于1等于1为此热力力机械通过工质的正循
5、环或逆循环实现热和功学第一定律效率不能作为不同类热能设备间比。因热力机械任务和目的的不同,较的依据。之间的转变、。。又可分为热动力机致冷机和热泵三类当今的热能设备和能量系统已日益复杂、,任何热能设备的效率(亦称热经济指标热在综合能量利用系统中输人和输出常有各种、,,,效率性等系数等未能统一)通常都可表成下不同质的能源这时以热力学第一定律效率作:为指标常会引起混乱和误解。例如:集中采暖式,,的燃煤锅炉效率一般已可达70外或更高而为了相互比较不同质的能源和不同任务的相当先进的火力发电站效率只有35一40并,给各类热
6、能设备以及综合能量利用系统的完善,性,需要有统一的能量利用指标作为评价的尺人的印象是前者似无多大节能潜力而应努力于后者。而按能量的有效性指标(第二定律效度。率)考虑,56多,而火电以各类能源具有的作功能力为基准的热能锅炉采暖的效率只有一。:,厂的效率是在用能设备中较高的设备效率称为热力学第二定律效率劝它以能热力学第一定律效率适合。用作同质能源同的质作为评价的依据类设备的指标,对不同质能源的不同设备(或系作功能力损失作功能力收益勺11~l一统)间进行评价时,如不加很多附加说明或拆作功能力消耗作功能力消耗,算,是不
7、明确的。以热力学第二定律效率为指标理想情况(没有:作功能力损失)的所有热能设备的,恒等于热力学第二定律效率l。当功,不等于1,说明有损失,有节能的潜“”,。能是物质的一种固有属性从热力学上力,“随着能源问题的日益突出为了发现热能考虑可较明确的定义为作功能力气,电能与机械功之间完全可相互转变。机械设备的薄弱环节和确定技术改造的目标为了。功本身就是作功能力。电能和机械功是高质能。利用低温余热节能和综合利用各类能源以热,,,力学第二定律为基础的分析法近十年来不断根据热力学第二定律热能的作功能力随。热源温度丁和冷源(环
8、境)温度T。而定。如果得到发展并受到重视:,,肠一个温度为T的系统或(热库)向外输热环【例J设室外温度为一10℃()要维持t。,境温度为T。,则传热量室内温度20℃()试分析各种供暖方案的第Q转变为功的最大限度,;。。:二定律效率”Ex可按下式计算:。。八T启八第一方案燃烧煤气的锅炉供暖设煤气二夕·乙一气i一士1牙,1/炉(第一定律)效率朴~60多燃料燃烧时的,o如果进人设备的能源是
