高等工程热力学-3-可用能分析理论.pptxVIP

Advanced Thermodynamics（高等热力学）;第六章 能量的可用性分析(Availability, Exergy Analysis);;根据能量转换的强弱，能量分为三类型：;;能量的转换性;（火用） ——理论上可以无限转换为任何其它形式能量 的那部分能量，称为(火用)（Exergy）, Ex （火无） ——在给定环境下，能量中不可能转换为功的那部分能量，称为能量的(火无)（Anergy）, An 或：（火用） ——在周围环境条件，任一形式的能量中能够最大限度地转变为有用功的那部分能量;（火用） 和（火无） 的关系： 第一定律：在任何过程中， （火用）和（火无）的总量保持不变 第二定律：可逆过程， （火用）保持不变；不可逆过程，部分（火用） 转换为（火无） ， （火无）不能转换为火用 ;1. 基准状态;2. 热力系具有的可用能;a . 闭口系;;;b. 开口系;;;c．特定过程的可用能（火用 ）;（2）定温—定压系统（开口系）;;;;含有不同（火用）/（火无）的能量形式和能量传递形式;6.3 可用能平衡计算;（火无） An ;出口状态2;;;;在一些热工设备中，如锅炉的排烟、燃气机的排气、蒸汽轮机冷凝排放的冷却水等，是常见的外部损失。当这些排烟、排气、排冷却水离开系统时，虽然都还具有一定的（火用）值，但往往难以利用而被排放到环境中损失掉了。人们也比较注意这部分能量的回收利用——余热、余压利用 系统内部的不可逆性，如传热、燃烧和节流等，会引起巨大的（火用）损失，这个损失直接减少了有用功输出，这是通常没有注意到的。;6.4 不可逆过程与功损;1. 第一功损法则;;;;;2. 第二功损法则;第二功损法则：处于理想环境（T0，p0）的多个过程装置工作于确定的稳定端态间，而它所包含的各个子过程又都处于可以辨认的相应中间状态之间，那么整个装置由于不可逆性引起的输出总功损失（或输入总功增加），等于每个子过程分别引起的各输出总功损失（或输入总功增加）之和，也等于理想环境温度T0与过程总熵增的乘积。总熵增等于各子过程熵增之和。;整个装置由于不可逆性引起的输出总功损失（或输入总功增加），等于每个子过程分别引起的各输出总功损失（或输入总功增加）之和，也等于理想环境温度T0与过程总熵增的乘积。总熵增等于各子过程熵增之和。;3. 第三功损法则;;4. 第四功损法则;;;6. 5 可用能计算及分析举例;;;;;; 一切实际的热力设备都不可能达到完全的理想效果。因而，都不可避免地存在能量的损失和可用能的损失。为了查明这些损失以利改进装置，必须对装置的工作情况进行热力学分析。现以简单蒸汽动力循环为例，进行热力学两个定律的分析和计算，并对两种分析所得结果加以比较。;;a. 可逆朗肯循环;;;b . 实际不可逆循环; 只是产生1㎏蒸汽时燃料所提供的热量 中的有效利用的部分。二者之比;;（2）蒸汽管道的能量衡算;;;;;;;2．热力学第二定律分析;根据前面的计算，将循环各点的参数列于表1中。;（1）锅炉的可用能计算;;;;;（2）蒸汽管道的可用能计算;（3）汽轮机的可用能计算;（4）冷凝器的可用能计算;（5）装置的可用能计算;装置的可用能效率为;排烟损失： ;（6）装置火用 －火无 流图; 3．热力学第一定律与第二定律分析结果的比较;;（2）对于损失在各设备中的分布，两种分析方法得出完全不同的结果。这是由于在两种分析方法中“损失”的概念有着原则的区别。第一定律分析中的“能量损失”以能量散失到环境为标志，它不区分能量的品位。而第???定律分析中的“可用能损失”，则以过程的不可逆性为标志，它指的是在不可逆过程中可用能转变为火无 的部分。至于产生的火无 是在当时就排向环境，或者暂时仍包含在工质内，而通过后继设备再排向环境，则是无关紧要的。; 在锅炉中，能量损失虽不多（只占供入热量的10％），但由于燃烧、传热过程的严重的不可逆性，可用能损失却很大（占供入可用能的56.3％）；在冷凝器中，工质对环境放出大量热量，能量损失很大（占供入热量55.3％），但它放出的热量品位很低，主要是在锅炉、汽轮机等设备中已转变成火无 的能量，冷凝器自身造成的可用能损失却很小（仅占供入可用能的3.5%）;83;84;85;86;87;PEM 可用能分析模型;基本可用能方程式;90;燃料电池的不可逆性——极化;不可逆损失分析;93;PEM 燃料电池可用能效率;PEMFC 可用能效率;计算结果;计算结果;PEMFC 可用能分析结果;本章小结;谢谢！！！