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1、2021/7/251節(jié)能技術熱能2021/7/252“國家節(jié)約能源法”關于節(jié)能的定義是：加強管理，采取技術上可行、經濟上合理以及環(huán)境和社會可以承受的措施，從能源生產到消費的各個環(huán)節(jié)，降低消耗，減少損失，制止浪費，更加有效合理的利用能源。嚴濟慈說：所費多于所當費所得少于所可得——就是浪費“當費”和“可得”的定性和定量：—指明事物發(fā)展的方向和人類活動可能的范圍?！@就是節(jié)能這門學科的核心2021/7/253一概述節(jié)能技術—是一門科學。有它完整的理論和規(guī)律，是對能源利用完善程度的定性和定量剖析。感到無能為力、熟視無睹、偽科學——都是不對的。二.節(jié)能的方向和范疇1.廣義節(jié)能和狹義節(jié)能。2.能
2、量量的節(jié)能和能量質的節(jié)能。2021/7/254能量——是指能的質量和能的數(shù)量。這兩方面都節(jié)約了才能稱能量的利用完善了。節(jié)約能的質量—宏觀節(jié)能—可得必得主要是系統(tǒng)節(jié)能。理論基礎是：“工程熱力學”。節(jié)約能的數(shù)量—微觀節(jié)能—不當費則不費，主要是設備節(jié)能。理論基礎是：“傳熱理論”、“燃燒理論”、“傳質（干燥）理論”“工質特性理論”、“熱機理論”等。2021/7/255二工程熱力學—質的節(jié)能熱力學第一定律能量轉換和守恒定律：功=常數(shù)×熱量W=A×Q說明:能量有不同的形式，功和熱都是能量；能量必有它的由來，是轉換而來；轉換前后相等，可用當量值來折算—等式兩邊平衡。常數(shù)A就是功的當量值—功熱當量。
3、揭示了：第一類永動機及其它偽科學的不可能性，不可能不需要輸入能量就能連續(xù)作功；2021/7/256還可寫為：輸入能量＝輸出有用能量＋損失能量效率＝輸出有用能量/輸入能量%能量的多次轉換：總效率＝效率1×效率2×效率3×…如:發(fā)電系統(tǒng)總效率＝鍋爐效率×管道效率×汽輪機效率×發(fā)電機效率研究這些等式的方法，就是熱平衡和能量平衡方法——提高轉換效率的方法。研究：盡可能提高有用能量和盡可能減少損失能量——就是節(jié)能——熱力學第一定律指明了節(jié)約能量數(shù)量的方向。2021/7/257越是大型設備越有可能做得更完善，轉換效率越高。如集中供熱、煤氣化、坑口電站、大型發(fā)電站等。各種能量的轉換：火力發(fā)電站、三
4、峽水電站，核電站；其他新能源——風力發(fā)電、潮汐發(fā)電、太陽能發(fā)電、垃圾發(fā)電等等。能源資源的節(jié)約：太陽能轉化礦物質能——不可再生能源，太陽能轉化為生物質能——可再生能源。2021/7/258二.熱力學第二定律熱力學第一定律沒有說明：能量的自生不可能，還有些什么不可能？“溫度”這一重要概念沒有出現(xiàn)，沒有被描述；功和熱能完全等同描述嗎？能量有轉換方向嗎？都可逆嗎？有序運動可方便的變?yōu)闊岱肿拥臒o序運動，反之行嗎？2021/7/259熱力學第二定律的描述：1.不能制造出只與單一溫度熱源交換熱量，對外作功，又不引起其它變化的熱力發(fā)動機。2.熱量不可能從低溫物體傳向高溫物體，而不引起其它任何變化。熱
5、轉化為功有一個限制，一個不可能：即卡諾循環(huán)效率——最高可能性：η=1-T低/T高2021/7/2510如：火焰溫度T1=1200℃蒸汽溫度T2=200℃（1.6MPa）環(huán)境溫度T3=30℃充分利用火焰（1200℃）:η=1-（30+273）/（1200+273）=79.4％而利用蒸汽（200℃）：η=1-（30+273/（200+273）=35.9％發(fā)電廠：壓力MPa溫度℃卡諾η%鍋爐η%汽機η%發(fā)電、廠用電η%發(fā)電η%1.018033.185738316.43.534050.687758728.710.054062.790789039.62021/7/2511發(fā)電η=卡諾η×鍋爐η
6、×汽機η×電廠η紅色部分是日常關注的重點,是第一定律的范疇。大型發(fā)電廠的鍋爐效率可達90～98%，利用了燃料能的90～98%，能量的數(shù)量可謂充分利用了。但在轉換為功（機械能、電能）時，不得不乘上這個無情的卡諾循環(huán)效率卡諾η，它揭示了是節(jié)能的另一部份，是第二定律的范疇。是能量質量部分—是最大可得的機械能的部分，而得到機械能后還可再供熱，這才是真正利用完善了。如同一棵大樹，可以全部做成筷子，重量上并沒有“損失”；但也可先做頂梁柱、大梁，剩余部分和枝杈再做筷子。兩種取舍等同嗎？木料的大小代表了質量，一定要關注木料的大小才不浪費。2021/7/2512第一定律—所費多于所當費， 從能源的下游
7、節(jié)約，量的節(jié)約；第二定律—所得少于所可得， 從能源的源頭多利用，質的節(jié)約。下圖就是這塊“木料”的取舍問題。表示了能源利用的梯級化和完善化程度，潛力巨大。2021/7/2513說明：1.超η不可能，第二類永動機不可能，所得多于所可得是不可能的；2.能量具有品位問題——能量取得的難易問題——能量的質量問題：電能、機械能比熱能品位高；溫度愈高，熱能的質量愈高品位問題也揭示了能源利用的完善性。溫度 越高，卡諾循環(huán)效率越高，利用越多； 集中供熱比小鍋爐效益高；熱電聯(lián)
