(火用)传递-热力学理论研究的新领域.pdf

大 庆 石 油 学 院 学 报 第3l卷 第4期 2007年8月 INSTTTUTE V01．3lNo．4 2007 PETR()I．EUM Aug． J()URNAI，()FDAQlNG 炯传递一热力学理论研究的新领域 成庆林，刘 扬，项新耀 (大庆石油学院提高油气采收率教育部重点实验室，黑龙江大庆 163318) 摘 要：炯传递研究炯的传递和转换规律，系经典热力学在从热静力学向热动力学过渡的过程中产：生的研究新领 域．阐述了静态的炯分析方法的特点，分析了火用传递的产生与发展现状，指出炯传递的学科属性、研究目的和炯主要研 究对象一一多势场协同作用的工程炯传递． 关键词：热力学；炯；炯分析；炯传递；多场协同 中图分类号：TKl23 文献标识码：A 文章编号：loOO一1891(2007)04一0063一03 O 引言 热力学诞生于19世纪上半叶，研究与热现象有关的能量转换规律及物质的热性质，是继理论力学和 弹性力学之后，与电磁学一起，应用和发展牛顿力学的一门重要学科[1]．在热力学理论的指导下，用能实 践获得了前所未有的发展，一些新型热机及能量直接转换的新技术不断出现，提高了人类科学用能的水 平‘引．近几十年来，经典热力学在从热静力学向热动力学过渡的过程中，经历了非常活跃的发展变化时 期，产生许多新的学科领域，炯传递是其中较为重要的一个分支，它以热力学第一、二定律为理论基础，研 究在一定环境条件下体系的能量、炯的传递和转换及其利用规律．由于炯传递兼顾能的“动态”与“静态” 特性，又将能的“质”与“量”有机地结合，加之始终强调体系与环境的相互作用，能够反映能的真正价值，一 个从不同角度探索炯传递原理及其应用的广泛研究正在兴起L3_j． 1 火用分析方法 上，建立既有科学性，又富实用性的炯分析方法(以下简称炯法)，特别是工程炯分析方法．炯法是直接建 立在火胃概念基础上的一种用能分析方法，是炯概念的直接应用，它毋需借助于其它学科的理论和方法． 相比于传统的热力学第一定律，炯法具有特点[6]：(1)不同品质的能量都取其炯值进行平衡分析，充 分考虑了能量的品质对实际利用的影响，兼顾了能量与能质的各自作用．能量平衡法只是单纯从能的量 的方面进行评价．显然，前者体现了对能的量与质的全面利用，而后者只是考虑能的量的单一利用．(2) 炯法同时给出外部与内部损失分布，可以准确地指出最大炯损部位或环节，为全面辨识系统的用能薄弱 环节提供依据；能量平衡法只能给出外部损失，而在很多情况下，外部损失不一定是主要损失，由此可能引 起对用能薄弱环节判断的失误，甚至导致错误的用能政策． 炯参量的学术活力不仅体现于由其直接产生的炯法的广泛应用，同时也表现于它对其它学科的“亲 和力”和引发新学科的产生力啪．20世纪60年代产生的热经济学就是经济学与火用理论相结合的产物．热 经济学是建筑在属社会科学的经济学与属自然科学的热力学火用理论基础上的两大门类学科的交叉学科． 可见，热经济学不只是热力学火用理论的外延、扩展，还有受益于学科交叉所产生的质的变化，即热经济学 自身的学科特征和应用领域． 收稿日期：2006一07—24；审稿人：宫克勤；编辑：任志平 基金项目：国家重点基础研究发展规划项目(G2000026307)；黑龙江省博士后基金项目(I出H—Z05004) 作者简介：成庆林(1972一)，女，博士，副教授，主要从事热力学分析及炯传递方面的研究． 万方数据 大庆石油学院学报 第3l卷2007年 20世纪80年代初，有关炯的研究多限于状态参量不随时间变化(稳态)的平衡态或近平衡过程中的 能质蜕变及能量转换．因此，所进行或涉及的火甩分析研究均属热静力学的研究范畴，不考虑时空域对能量 系统的作用和影响；但工程实际中所有用能过程无不受时空条件的严格约束．再者，炯分析无法正确评价 不可逆过程火用损的动力学意义，忽视它作为实际过程的推动力决定实际过程效率的重要作用‘8I．有必