节能原理及评价方法h.ppt

《节能原理及评价方法h.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《节能原理及评价方法h.ppt（55页珍藏版）》请在优知文库上搜索。

1、2.1.1 2.1.1 热力学第一定律与节能的可能性热力学第一定律与节能的可能性v能量利用的过程就是能量转换的过程。能量利用的过程就是能量转换的过程。研究能量转换方式和规律的科学研究能量转换方式和规律的科学。v能量在转换过程中遵循的基本定律：能量在转换过程中遵循的基本定律：（1）热力学第一定律，即能量守恒定律；）热力学第一定律，即能量守恒定律；（2）热力学第二定律。）热力学第二定律。n指出：指出：“自然界的一切物质都具有能量；自然界的一切物质都具有能量；能量既不能创造，也不能消灭，而只能从能量既不能创造，也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种形式，从一个物体一种形式转换成另一种形式，从一个物

2、体传递到另一个传递到另一个（或多个）（或多个）物体；在能量转物体；在能量转换与传递过程中，能量的总量恒定不变。换与传递过程中，能量的总量恒定不变。”锅炉煤环境环境体系与环境之间可以通过体系与环境之间可以通过热或功热或功传递能量。传递能量。能量转换与节能的关系能量转换与节能的关系在锅炉燃煤产生蒸汽的体系中，煤燃烧产生的在锅炉燃煤产生蒸汽的体系中，煤燃烧产生的能量一部分转移到蒸汽中，能量一部分转移到蒸汽中，这是我们所希望的这是我们所希望的；另一部分能量通过另一部分能量通过多种形式多种形式转移到了环境中去。转移到了环境中去。E（体系的能量）（体系的能量）-E（环境的能量）（环境的能量）=0【E（体系

3、的能量）（体系的能量）E（环境的能量）（环境的能量）】=0 锅炉煤环境环境此体系能此体系能量不守恒量不守恒此体系能此体系能量守恒量守恒锅炉的用能平衡锅炉的用能平衡对于锅炉体系，进入体系的总能量等于体系输出的总能量对于锅炉体系，进入体系的总能量等于体系输出的总能量（能量守恒），但输入能量中只有（能量守恒），但输入能量中只有73.2%73.2%转移到我们期望转移到我们期望的蒸汽中，其余的蒸汽中，其余26.8%26.8%的能量损失掉了。的能量损失掉了。分析发现，损失掉的能量中，分析发现，损失掉的能量中，17.2%17.2%由锅炉烟气带走，煤由锅炉烟气带走，煤炭不完全燃烧损失能量炭不完全燃烧损失能量9

4、.1%9.1%，锅炉散热损失，锅炉散热损失0.5%0.5%。通过能量守恒分析，指明了节能的方向：通过能量守恒分析，指明了节能的方向：1 1）采取高效烟气余热回收装置，如高效换热器，可预热）采取高效烟气余热回收装置，如高效换热器，可预热助燃空气，或预热补给软水；助燃空气，或预热补给软水；2 2）改进锅炉结构和燃烧方式，以提高燃烧效率；）改进锅炉结构和燃烧方式，以提高燃烧效率；3 3）加强锅炉隔热保温措施，以减少热损失。）加强锅炉隔热保温措施，以减少热损失。任意体系与环境之间的能量转换关系任意体系与环境之间的能量转换关系热力学第一定律对节能的提示：热力学第一定律对节能的提示：能量在转换过程中总量的

5、不变性，能量在转换过程中总量的不变性，指明了节能的方指明了节能的方向向：在能量转换过程中，尽量将能量转换到期望的在能量转换过程中，尽量将能量转换到期望的体系中去（体系中去（节能的关键节能的关键）。）。热力学第一定律未解决问题热力学第一定律未解决问题能量的转换过程，是不是只要守恒就可以能量的转换过程，是不是只要守恒就可以任意任意转换吗？转换吗？A系统B系统E？1、自然界中的一切自发过程都是不可逆的。自然界中的一切自发过程都是不可逆的。2、德国物理学家克劳休斯的说法：、德国物理学家克劳休斯的说法：“不可能使热量不可能使热量由低温物体向高温物体传递而不引起其他的变化由低温物体向高温物体传递而不引起其

6、他的变化”。3、开尔文普朗克说法、开尔文普朗克说法：“要制成只从一个热源吸收要制成只从一个热源吸收热量并把它全部转换为功的热机是不可能的热量并把它全部转换为功的热机是不可能的”。即。即 “第二类永动机是不可能造成的第二类永动机是不可能造成的”。2.1.2 2.1.2 热力学第二定律与节能的程度热力学第二定律与节能的程度1、自然界中的一切自发过程都是不可逆的。自然界中的一切自发过程都是不可逆的。水总是水总是从高处从高处向低处向低处流动。流动。气体总是从高压向低压膨胀气体总是从高压向低压膨胀热量总是从高温物热量总是从高温物体向低温物体传递体向低温物体传递n不可能把热量从低不可能把热量从低温物体传到

7、高温物温物体传到高温物体而不引起其他变体而不引起其他变化。化。ColdHotn为了将热量从冷态为了将热量从冷态输送到热态，您需输送到热态，您需要一个装置。要一个装置。n例如例如热泵或冰箱热泵或冰箱，持续做功。持续做功。n不可能从单一热不可能从单一热源吸取热量，使源吸取热量，使之完全转变为功之完全转变为功而不产生其他影而不产生其他影响。响。热机工作示意图热机工作示意图锅锅 炉炉给水泵给水泵热量热量Q Q1 1,T T1 1热量热量Q2,TQ2,T2 2做功做功W W1 1做功做功W W2 2冷凝器冷凝器蒸汽蒸汽轮机轮机热功转换的总效率：热功转换的总效率：忽略水泵做功忽略水泵做功W W2 2及各种

8、损失。及各种损失。要想让能源效率达到要想让能源效率达到100%100%，只有让，只有让Q Q2 2等于等于0 0。但这不可能，违背热二定律。但这不可能，违背热二定律。热功转换必须付出一定代价。热功转换必须付出一定代价。111212111QQQQQQW热量热量Q Q1 1，T T1 1节节流流阀阀蒸发器蒸发器冷凝器冷凝器压压气气机机热量热量Q Q2 2，T T2 2做功做功W W制冷效率：制冷效率：Q Q1 1/W=Q/W=Q1 1/（Q Q2 2-Q-Q1 1）制热效率：制热效率：Q Q2 2/W=Q/W=Q2 2/（Q Q2 2-Q-Q1 1）守恒：忽略各种损守恒：忽略各种损失，则失，则W+

9、QW+Q1 1=Q=Q2 2低压气低压气高压气高压气低压液低压液高压液高压液制冷效率：制冷效率：Q Q1 1/W=Q/W=Q1 1/（Q Q2 2-Q-Q1 1）制热效率：制热效率：Q Q2 2/W=Q/W=Q2 2/（Q Q2 2-Q-Q1 1）守恒：忽略各种损失，则守恒：忽略各种损失，则W+QW+Q1 1=Q=Q2 2121maxTTTC122maxTTTH注意：式中注意：式中T T均均为热力学温度。为热力学温度。制制冷冷/热机效热机效率计算实例率计算实例制冷：制冷：某制冷空调如果夏天室外冷凝温度某制冷空调如果夏天室外冷凝温度T T2 2为为4040，室内蒸发温度室内蒸发温度T T1 1为

10、为1010，则最大的可能效率为：，则最大的可能效率为：目前商用空调的效率一般为目前商用空调的效率一般为3-53-5，所以从理论极限，所以从理论极限来说，还有较大的节能潜力。来说，还有较大的节能潜力。43.915.28315.31315.2831121maxTTTC制冷制冷/热机效热机效率计算实例率计算实例制热（热泵）：制热（热泵）：某制暖空调冬天室外蒸发温度某制暖空调冬天室外蒸发温度T T1 1为为-20-20，室内，室内冷凝温度冷凝温度T T2 2为为2020，则最大的可能效率为：，则最大的可能效率为：目前商用空调的制暖效率一般为目前商用空调的制暖效率一般为3-63-6，所以从理，所以从理论

11、极限来说，还有较大的节能潜力论极限来说，还有较大的节能潜力。33.715.25315.29315.2931122maxTTTH1 1、能量转换是有条件及方向性的；、能量转换是有条件及方向性的；2 2、能量的品位有高下之分，不同品位之间的能、能量的品位有高下之分，不同品位之间的能量转换需要付出代价；量转换需要付出代价；3 3、节能的关键是以尽量小代价实现能量的转换。、节能的关键是以尽量小代价实现能量的转换。思考题热泵能将低温物体的能量向高温物体热泵能将低温物体的能量向高温物体转移，而转移，而 。A.外界无需作功外界无需作功B.外界需要作功外界需要作功C.根据高温物体和低温物体的温差根据高温物体和

12、低温物体的温差大小确定是否需要消耗功大小确定是否需要消耗功D.外界获得电能外界获得电能 B2.1.32.1.3 节能原理的具体指导意义节能原理的具体指导意义1 1、能量守恒必须将体系和环境一起来考虑，、能量守恒必须将体系和环境一起来考虑，单独考虑体系时，能量是不守恒的。单独考虑体系时，能量是不守恒的。2 2、在能量转化过程中，节能的方向是：、在能量转化过程中，节能的方向是：减少减少能量向环境的转移能量向环境的转移。最根本的节能技术是最根本的节能技术是：提高体系本身的转换提高体系本身的转换效率，减少向环境排放量效率，减少向环境排放量；其次是补救性节能技术其次是补救性节能技术：能量回收再利用。：能

13、量回收再利用。3 3、能量有品位高低，一般情况下，不要将高品位的、能量有品位高低，一般情况下，不要将高品位的能量转变成低品位能量再利用。如将电能转变成热能量转变成低品位能量再利用。如将电能转变成热能时，不要直接转变，可通过制热机（如热泵）提能时，不要直接转变，可通过制热机（如热泵）提高能源效率系数。高能源效率系数。4 4、低品位能量（如热能）不能完全转变成高品位能、低品位能量（如热能）不能完全转变成高品位能量（如机械能、电能），且在转变的过程中需要付量（如机械能、电能），且在转变的过程中需要付出一定的代价。出一定的代价。所付出的代价是：所付出的代价是：消耗一定量高品质能量，且有一消耗一定量高品

14、质能量，且有一部分能量转移到环境中。部分能量转移到环境中。如能充分利用转移到环境如能充分利用转移到环境中的这部分能量，则可大大提高能量的利用效率。中的这部分能量，则可大大提高能量的利用效率。思考题能源不仅有数量的多少之分，更有品位能源不仅有数量的多少之分，更有品位高低之分，现有高低之分，现有3种能源，分别是电能、种能源，分别是电能、500热能、热能、300热能，它们品位高低热能，它们品位高低的排序为：的排序为：_（“”表示高于）表示高于）A.电能电能500热能热能300热能热能B.500热能热能300热能热能电能电能C.300热能热能500热能热能电能电能D.500热能热能电能电能300热能热

15、能 A1 1）有的节能方法是不理想、伪科学的。）有的节能方法是不理想、伪科学的。如所谓如所谓的水变油技术、永动机技术。的水变油技术、永动机技术。2 2）有些节能技术，就项目本身看确实有节能的）有些节能技术，就项目本身看确实有节能的效果，但为了达到该节能效果所效果，但为了达到该节能效果所付出的代价远大付出的代价远大于节能所带来的效果于节能所带来的效果，那么这些节能技术也没有，那么这些节能技术也没有实施的必要。实施的必要。节能技术评价的必要性节能技术评价的必要性3 3）节能不节钱、节能节钱不环保、短期有节能）节能不节钱、节能节钱不环保、短期有节能效益，长期造成环境污染，或对潜在的危险无效益，长期造

16、成环境污染，或对潜在的危险无法评定。法评定。所以，必须对节能技术进行全面的、综合的评所以，必须对节能技术进行全面的、综合的评价，在众多的节能方案中挑选价，在众多的节能方案中挑选技术上可行、经技术上可行、经济上合理、环境污染最小化、社会效益最大化济上合理、环境污染最小化、社会效益最大化的节能方案。的节能方案。两个概念：两个概念：1 1、资金的时间价值、资金的时间价值 资金在不同的时间上具有不同的价值，资金在周资金在不同的时间上具有不同的价值，资金在周转使用中由于时间因素而形成的价值差额，称为转使用中由于时间因素而形成的价值差额，称为资金的时间价值资金的时间价值。资金时间价值的计算资金时间价值的计算(自学）自学）2、节能措施的技术经济分析、节能措施的技术经济分析定义：定义：就是要在措施实施以前，全面考察其在就是要在措施实施以前，全面考察其在技技术上的可行性术上的可行性与与经济效益的优劣经济效益的优劣（在一定时期内（在一定时期内产出大于投入），进行方案比较，确定投资方向，产出大于投入），进行方案比较，确定投资方向，避免由于盲目性而造成人力、物力、财力上的浪避免由于盲目性而造成人力、物力、财力