从能源品位分析供热系统的节能途径

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1、区域供热2013．6期从能源品位分析供热系统的节能途径清华大学石兆玉【摘要】本文介绍了能源数量分析法和炯值(能质)分析法，并就能源的不同品位，围绕热电联产供热、供热系统设计、供水温度和吸收式热泵供热等问题，进行了节能途径分析。【关键词】供热系统能源品位媚质效率热泵前言竟采用哪种计算方法，才能更真实体现系统在节能技术的研究中．为了说明节能效的节能效益?在热力系统的各个环节中，哪些益，常常同时从能量的质量和数量两个方面技术措施才能更有效地节能?搞清这些问题，进行分析。能量数量，一般是在同一单位(以对于有效指导节能工作，具有重要意义。本文焦耳、卡等)下，由数值大小判断。能量质量，出于这一目的，提

2、出一些不成熟的想法，供业则是比较能量做功能力的大小。这里所说的内人员讨论。做功能力，是指能量转换为机械能的大小。通1能质系数的确定常机械能包括动能、势能、推动能、膨胀能。电按照《工程热力学》⋯的基本原理，一个热能多数由机械能转换而成，如我们比较熟悉力系统(如供热系统、空调系统)中，在某个状的火电、水电、风电。就能量而言，主要有化学态参数(如温度、压力、焓等)下的工质(如热能、机械能和热能。我们行业研究的供热、空水、蒸汽)，其炯值可按下式计算：调、制冷，主要研究热能与机械能之间的转换ex=(h-ho)一To(S-So)kJ／kg(1．1)关系。所谓热能的质量、品位高低，就是指热式中：ex——

3、工质的I朋值，kJ／kg；能转换为机械能的能力大小。衡量热能质量h——工质的焓值，kJ／kg：的品位高低，在热力学中常用J朋的参数衡量，S——工质的熵值，kJ／kg·K；有时也称其为能质系数。ho,S叭T。分别为环境状态下的焓、熵和绝在我们行业内，分析热力系统的能效高对温度。低，一般采用热效率和炯效率两种方法。前者在分析热力系统时，常常把0oc、20oC作按热量数量进行分析，后者按热量质量即热为环境状态，此时环境状态的绝对温度分别量品位高低进行分析。对于供热、空调，最终为To=273．16K，或To=20+273．16K。的服务目标，是满足居民对室温的舒适需求，从公式(1．1)可以看出，工

4、质所具有的热亦即冬季为18℃，夏季26℃。在这样一个室温能(由焓值表示)，不可能完全转换成机械范围内，按炯值进行计算，其值是很低的。这功(由戈用e表示)，而在转换过程中，必然有里就存在一个问题，对于这样的热力系统，究T0(S—S。)的能量损失。这一规律，从数学形式一7一区域供热2013．6期上表达了热力学第二定律的本质。我们在分很容易理解，在卡诺循环时(二个等温过析、研究热力系统时，主要的目的是在热能向程，二个绝热过程)，系数最大，其值等于卡机械能转换过程中，如何尽量减少这部分J朋诺循环热效率11。在不同的传热工况下，入值损。不同，该入值能表示热力系统中热能转换做在供热系统的研究中，我们常

5、常遇到锅功的能力大小，一般称系数为热吹甩能效比，炉、换热器的传热过程。对于这一类型的传热或称卡诺因子，也称能质质数。利用能质系数设备，其J朋值的计算，可作如下的讨论。设图，并根据公式(1．2)、(1．3)、(1．4)式和图1．21．1为锅炉或换热器的传热过程，a为加热侧，所示，可得：b为被加热侧：点1、2为加热侧工质的入口端t1l和出口端，3、4点为被加热侧的人口端和出口端。其他参数见图1．1所示。t2lt2h图1．2换热设备流程示意图△E_T0(△s)-T0(△sb_AS)(一KF_AT～)JbJa=q(·音H一鲁图1．1换热过程温熵图··根据(1．1)式，可得出该换热过程的娴损△E为下

6、式[]：AE=e3+。e4=To(As)(1．2)2ln~T-式中：△E——换热过程的J朋损，kJ／kg；Te3e——被加热侧工质的入、出口炯值，．’矗=q(一n且TlskJ／kg；e广加热侧传给被加热侧的热量所具eou(一·n鲁有的炯值，kJ／kg；△S——加热侧与被加热侧之间的熵差，‘=kJ／I【g·K。．豢To~T2~6对于e，可作如下表达⋯：mes=q(1一10)kJ／kg(1．3)1a式中：q——加热侧传给被加热侧的总数量，kJ／kg；——加热侧工质的平均绝对温度，K。对于公式(1．3)，亦可写作：eg=q(1．4)一2一区域供热2013．6期表2．1火力发电厂(凝汽机组)能效分

7、析主蒸汽初参数发电锅炉冷凝器汽轮机不可管道发电分析、机容量效率损失损失逆循环损失电损失Po(MPa)t0(℃)方法(MW)(％)(％)(％)(％)(％)6热量法23．O15．054．76．41．733．54351225炯法26．059-85．16．92．23300热量法34．59．044．910．21-3916．555560O炯法34．556．42．55．21-4电量与供热量在品位上不等价，因此不称系方法的观察角度不同。