熱平衡與節能技術能量有效利用的熱平衡分析方法能量系統及其描述定義：由某種邊界包圍，被取作研究對象的特定物質或空間。熱力系統環境外界開口系閉口系絕熱系孤立系可逆過程不可逆過程熱力系統狀態參數狀態參數：描述熱力系所處宏觀狀態各個物理量。狀態參數的特性——狀態的單值函數物理描述——與過程無關；數學描述——微分是全微分溫度、壓力、比容、焓、熵、火用熱力過程熱力系由一個狀態變化到另一個狀態所經歷的全部狀態的集合

熱力循環蒸氣動力循環

朗肯循環再熱循環回熱循環熱力循環內燃機循環定容加熱循環定壓加熱循環混合加熱循環熱力循環燃氣輪機循環制冷循環熱力循環熱平衡與節能技術能行為的數學表達熱力學第一定律進入的能量E1=儲存能量的增量△E+離開的能量E2

閉口系能量方程

Q=△U+∫pdVq=△u+∫pdv可逆過程

穩定流動能量方程

Wnet

Q

min

moutuinuoutgzingzout穩定流動條件1、2、3、軸功Shaftwork每截面狀態不變4、穩定流動的定義當流動系統中（包括進、出口截面上）各點的熱力學狀態及流動情況（流速、流向）不隨時間變化時，稱系統處于穩定流動1、系統各截面狀態參數不隨時間變化2、系統與外界的能量交換不隨時間變化3、系統自身能量貯存與質量貯存不隨時間變化穩定流動能量方程的推導穩定流動條件0穩定流動能量方程的推導1kg工質穩定流動能量方程適用條件：任何流動工質任何穩定流動過程技術功動能工程技術上可以直接利用軸功機械能位能穩定流動系能量方程及應用熱力學第一定律Q=△H+1/2m△cf2+mg△z+Ws=△H+Wt

q=△h+1/2△cf2+g△z+ws=△h+wt

Q=△H-∫Vdp

q=△h-∫vdp

可逆過程熱平衡與節能技術熱平衡分析熱平衡分析法

熱量平衡就是考察一個體系(指設備、裝置或企業等)的輸入熱量與有效利用熱量之間的關系，并分析用能過程各個環節的影響因素，衡量其熱量利用水平，找出熱量損失的原因和節能的潛力，從而有針對性地制定整個措施和技術改造規則，以提高體系的熱量利用水平。

熱平衡分析法能量平衡分兩大類:國家和地區的能量平衡;企業和設備的能量平衡:目的從收支平衡出發得出兩個指標:企業能量利用率和設備熱效率最終降低產品的兩大指標之一:成本輸入能量=有效利用能量+損失能量熱平衡分析法能量平衡方程式：輸人能量＝有效利用的能量十損失能量能量利用率表示有效利用的能量占總輸入能量的比例能量利用率＝有效利用的能量/輸入能量熱平衡分析法能量有效利用能量未有效利用能量值得回收能量不值得回收能量不可重復利用能量可重復利用能量余熱資源同樣條件下那種壺燒水快？

如何提高熱效率？幾個概念有效利用熱

工藝有效熱輸出與回收有效利用熱有效利用熱＝工藝有效熱十回收利用熱十輸出能

熱平衡評價指標——能耗(1)綜合能耗企業綜合能耗量=企業實際購人各種總能耗量＋庫存增減量－外銷能量一生活用能量（2）綜合單位能耗單耗可比能耗

利用率熱效率

能量利用系數余熱回收率余熱回收效率

熱平衡技術總結基本概念熱平衡的分類:設備熱平衡+企業熱平衡;燃料發熱量及熱值:高位發熱量和低位發熱量,1KG標準煤的發熱量為29270kJ/kg;等價熱量和當量熱量:①一次能源直接用熱值帶入,②二次能源包括:電力\蒸汽\石油制品\焦碳\煤氣;③耗能工質:壓縮空氣、氧氣、水

后兩者需折合為一次能源計算，折算系數稱為等價熱量當量熱量是指用能過程中所使用的二次能源在工藝過程中實際完全轉換的能量，熱、功、能的當量熱量值都等于1；對二次能源，在計算系統輸入熱量時，應使用等價熱量，在計算實際放出的熱量時，應使用當量熱量；耗能工質不是熱源，在生產過程中，作為原料或消耗工質使用，只有等價熱量而無當量熱量。熱平衡熱平衡技術評價指標1能耗①單耗：單位產量或單位產值所消耗的某種能量折算為標準煤的數量；②綜合能耗：消耗的總能耗/產品總產量或總產值2能量利用效率①設備熱效率鍋爐：制冷機熱泵②裝置能量利用率（包含有熱量回收，全入熱）③企業能源利用率（整個企業的用能指標）3回收率（反映企業由于余熱回收和利用所帶來的節能效益指標熱平衡技術評價指標熱平衡分析主要步驟1、確定熱平衡體系建立熱平衡模型

2、建立熱平衡方程式，確定熱平衡的基礎熱量

3、熱平衡測試

4、熱平衡分析

5、繪制熱量流向圖（熱流圖）

熱平衡模型及類型1熱平衡模型2熱平衡類型（觀察目的不同）類型含義供入熱設備供入熱平衡以供給體系的熱為基礎一次能源+二次能源鍋爐、加熱爐、干燥設備全入熱平衡以進入系統的全部熱量為基礎燃料燃燒熱+工質帶入的顯熱、化學反應熱、回收熱化工系統凈入熱平衡以實際加給體系的熱量為基礎換熱器供入熱平衡（外界供入熱的情況）計算公式全入熱平衡（余熱利用情況）凈入熱平衡（加給體系的熱量利用程度）熱平衡時各種熱量的計算1.供入熱計算燃料燃燒時供給的熱量外界供給系統的電量P和功W熱平衡時各種熱量的計算外界向系統的傳熱量載熱體帶入系統的傳熱量①如果為蒸汽②如果為空氣、煤氣、煙氣高溫氣體2.有效能概念及計算概念：達到工藝要求時，理論上必須消耗的最小能量有效能種類：①一般加熱工藝，從入口到出口載熱體吸收的熱量②有化學反應的工藝，有效能為化學反應熱③蒸發干燥工藝，有效能等于蒸發物質所吸收的熱量④產品中包含部分燃料時，有效能是這部分燃料的發熱量熱平衡時各種熱量的計算熱平衡時各種熱量的計算2.有效能概念及計算⑤系統向外輸出電、功時⑥未包括在以上各項中的其他有效能采暖、照明、運輸3.損失能量：系統供給熱量中未被利用的部分，主要為散失于環境中的熱量如不完全燃燒、排煙損失、排水排氣等損失熱，散熱、蓄熱、泄漏損失熱等設備熱平衡表序號收入項序號支出項名稱單位數量％名稱單位數量％合計100％合計100％熱量流向圖

某鋁電解企業生產能量平衡由圖可知，在電解槽的能量散失分布中，以槽體表面散失能與鋁電解反應耗能最大，合計占到能量總損失的95%以上，應作為電解槽節能工作的研究重點地球每年全球平均能量平衡估算應用中的幾個問題1.在熱平衡分析的過程中，能量的種類不一致怎么辦？如種類不同：煤，石油、天然氣、電力同種類型，但熱量不同對燃料，到底用高位發熱量還是低位發熱量？解答：把各種能量轉換為標準煤

1KG標準煤的發熱量為29270kJ/kg;2.引入等價熱量和當量熱量:①一次能源直接用熱值帶入,②二次能源包括:電力\蒸汽\石油制品\焦碳\煤氣;③耗能工質:壓縮空氣、氧氣、水

后兩者需折合為一次能源計算，折算系數稱為等價熱