能量的转换与储存

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1、一概述物质运动分为有序（规则）运动、无序（无规则）运动能量分为有序能（有序运动，如宏观整体运动，电流）、无序能（无序运动，分子热运动）有序能可无条件、完全地转换为无序能；相反的转换确是有条件的、不完全的。能量有属性“量”、“质”。第一节能量转换的基本原理1燃烧与环境技术中心第一节能量转换的基本原理二能量守恒与转换定律反应能量的“量”守恒，未指明转换方向热力学第一定律第一类永动机不可能制成2燃烧与环境技术中心第一节能量转换的基本原理三能量贬值定理反应能量的“质”属性：转换的方向性耗散效应：通过摩擦、电阻使有序能不可逆转换为无序能的现象有序能之间可无条件地转换，有序能比无序能更宝贵热力

2、学第二定律－－能量贬值能量转换朝能量贬值方向进行。第一类永动机不可能制成3燃烧与环境技术中心第一节能量转换的基本原理三能量贬值定理存在有限势差（温差、浓度差等）时，自发过程总是朝消除势差的方向进行。自发过程：从概率较小的状态到概率较大的状态。自发过程的反向进行需付出代价。能量品质提高的过程必定伴随另一个能量品质下降的过程。提高限度：能量品质的提高值正好等于能量品质下降值。第二类永动机不可能制成4燃烧与环境技术中心第一节能量转换的基本原理四能量转换的效率能量＝火用（可用能）＋火无（无用能）做功性：全部转换能，部分转换能，不转换（废）能热一律：火用＋火无守恒热二律：过程朝着火用减少的方

3、向进行。5燃烧与环境技术中心第二节化学能转换为热能一概述化学能转换为热能的最主要方式：燃料燃烧－－氧化反应，燃料分为：固液气；天然燃料（如石油），人工燃料（如汽油）6燃烧与环境技术中心第二节化学能转换为热能二不同燃料的燃烧特点煤燃烧有2种：室燃或粉状燃烧（煤粉悬浮在空间燃烧），层燃（煤块在炉排上燃烧）。流化床燃烧介于2种之间。油燃烧有2种：内燃（内燃机），外燃（锅炉、窑炉）气燃烧有2种：容器内燃烧，燃烧器燃烧；近似油燃烧7燃烧与环境技术中心层燃炉燃烧8燃烧与环境技术中心链条炉排上煤燃烧区域的分布图1－新煤区；2－挥发份析出和燃烧区；3－焦炭氧化区；4－焦炭还原区；5－灰渣区9燃烧与

4、环境技术中心水平浓淡煤粉直流燃烧器：图示出了哈尔滨工业大学研制的水平浓淡煤粉燃烧器的原理。百叶窗煤粉浓缩器将一次风在水平方向上分成浓度差异适当的浓淡两股，使浓煤粉气流位于向火侧，形成风包粉，在炉膛水冷壁附件形成氧化性气氛，提高灰熔融温度，并阻止煤粉颗粒直接冲刷水冷壁，从而可提高防结渣的能力，同时，改善了火焰稳定性，提高了着火性能。1－一次风管道；2－煤粉燃烧器；3－浓煤粉气流出口；4－淡煤粉气流出口；5－内侧假象切圆；6－外侧假想切圆；7－水冷壁；8－氧化性气氛区水平浓淡煤粉燃烧原理图10燃烧与环境技术中心2.3.4流化床燃烧流态化原理：流化床中燃料颗粒和空气形成了气固两相流，固体

5、颗粒受到空气的浮力、本身的重力及流体的粘性力和惯性力的影响。气流速度是决定床内固体颗粒流态的重要因素，随着气流速度的不断增加，气固两相流动由固定床向流化床、气力输送转变。在固定床中，料层阻力随气流速度的增大而增大，当气流速度达到一定值，颗粒开始被吹起。随着气流速度的进一步增加，床层开始膨胀，床料被吹起并在一定高度范围内上下翻滚运动，床层高度增加，但是床层阻力不变，这就是流化床的工作状态。流态化工作原理图11燃烧与环境技术中心循环流化床锅炉特点◆循环流化床和鼓泡床的主要区别是在炉膛出口处安装一个高效分离器，将被气流带出炉膛的颗粒分离出来，通过回料装置再将其送回至炉膛底部，以提高燃烧效

6、率，并保持炉内床料总量不变。◆由于粒子团的沉降和边壁效应，循环流化床中气固流动形成近炉壁处很浓的粒子团以旋转状向下运动，炉子中心则是相对较稀的气固相向上流动，产生一个强烈的炉内循环运动，大大强化了炉内的传热和传质过程，并使温度场分布均匀。◆在循环流化床内布置的水冷壁恰好处于固体粒子团向下运动的区域，颗粒浓度高但流动速度较慢，传热仍然很强却又可减轻水冷壁的磨损◆固体颗粒的聚集和团聚作用，是循环流化床内颗粒运动的一个特点。德国鲁奇循环流化床锅炉系统图12燃烧与环境技术中心2-4锅炉受热面燃煤电站锅炉烟、风、汽水系统图13燃烧与环境技术中心14燃烧与环境技术中心第二节化学能转换为热能三气

7、体燃料的燃烧技术扩散式燃烧器：无回火（火焰回到燃烧器内部）爆炸危险，火焰长，适于高热值预混（无焰）式燃烧器：燃烧前可燃气体与氧化剂已混合均匀，优点，无焰；缺点，燃烧不稳定，可能出现回火或脱火（即吹熄），适于低热值部分预混式燃烧器：如家用煤气灶。特点：燃烧效率很高15燃烧与环境技术中心16燃烧与环境技术中心研究对象（续）燃烧器(Burners)Cooktops,waterheaters,furnaces,radiantpanels,oxy-acetylenetorche