【正文】 p這一特點使得節(jié)能工作在化學工業(yè)中有著極為重要的意義。按能否反復利用，把能源 (一次 )分為兩類? （ 1）再生能源（如太陽能、風能、水力等）；? （ 2）非再生能源（煤炭、石油、天然氣等）。 能量轉換過程及轉換設備或系統(tǒng)能量的轉換 廣義地說，能量轉換應包含三項內(nèi)容：? 能量的 形態(tài)形態(tài) 轉換，即通常所謂的能量 轉換 ；? 能量的 空間空間 轉換，即能量的 傳輸 ；? 能量的 時間時間 轉換，即能量的 儲存 。? （（ 2）煤炭氣化）煤炭氣化 當作燃料，使用時不污染環(huán)境，便于運輸和貯存。? 1995年，國家計委、國家科委、國家經(jīng)貿(mào)委又根據(jù)上述法律及方針、戰(zhàn)略制定印發(fā)了 《 新能源和可再生能源發(fā)展綱要 (1996—2023) 》 ，通過計劃組織安排落實。另一種是地下％。一個。而我國％。億度。另一種辦法是抽水法。 燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，循環(huán)使用。裂裂變變 1938年德國的年德國的 哈恩哈恩 和和奧地利女物理學家奧地利女物理學家 梅特納梅特納發(fā)現(xiàn)鈾分裂并產(chǎn)生的能量發(fā)現(xiàn)鈾分裂并產(chǎn)生的能量，比相同質(zhì)量的化學反應，比相同質(zhì)量的化學反應放出的能量大幾百萬倍以放出的能量大幾百萬倍以上！上！約里奧約里奧 伊麗夫伊麗夫約里奧約里奧 當體積大于此核燃料存在一個臨界體積。的居民。聚變是核裂變平均每個核子放出能量的四倍。性約束。利用這一原理構成的蓄冷技術稱之為熱應。這是因為其價格低廉、原材料易于獲得，使這是因為其價格低廉、原材料易于獲得，使用上有充分的可靠性，適用于大電流放電及用上有充分的可靠性，適用于大電流放電及廣泛的環(huán)境溫度范圍等優(yōu)點。供電功率比一般電池能持續(xù)不斷向負載輸出電能。?損失和?衡算方程式系統(tǒng)的邊界可以是固定的，也可以是移動的，可以是真實的，也可以是假想的。? 與外界沒有任何物質(zhì)交換的系統(tǒng)稱為閉口系統(tǒng)。力、溫度和化學勢都是系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)變化的驅動力，統(tǒng)稱為 “勢 ”。 功量不是系統(tǒng)所含有的能量，不是系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，而是過程量。 anergy； ? 來表征能量轉換為功的能力和技術上的有用程度，亦即能量的質(zhì)量或品位。熵的概念和孤立系統(tǒng)熵增原理由于熵是狀態(tài)參數(shù)，只取決初、終態(tài)，與其間的過程無關，變化量可借用其間任何一個可逆過程來計算：熵是狀態(tài)參數(shù)，其定義式為：Qre表示在微元可逆過程中加入工質(zhì)的熱量由于熵不具有守恒性，過程的不可逆性會引起熵產(chǎn)。2.條件下相 對 于完全平衡 環(huán) 境狀 態(tài) 因化學不平衡所具有的 ? 。 宏觀動能和位能全是? 。如果化學反應在定混條件下進行，則化學反應系統(tǒng)的熵方程為：則：? 當化學反應過程在可逆的條件下進行時， 燃料的化學?? 率的不同形式E1)ηe要解決好能耗減少與投資增大的矛盾，必須合理選擇經(jīng)濟流速，求取最佳管徑。但是，在改善流體機械的效率、提高其可靠性和擴大其高效率穩(wěn)定運轉范圍等方面已付出了巨大的努力，不能期望今后在性能上有大的突破。 風機與泵的選型原則風機與泵的選型原則 1. 風機與泵選型中存在的問題風機與泵選型中存在的問題①① 風壓與揚程選擇過大與過小風壓與揚程選擇過大與過小②② 風機與泵調(diào)節(jié)裝置不完善風機與泵調(diào)節(jié)裝置不完善③③ 管網(wǎng)系統(tǒng)布局不合理管網(wǎng)系統(tǒng)布局不合理 2. 風機與泵選型的原則風機與泵選型的原則(1)所選用的泵或風機設計參數(shù)應盡可能地靠近它的正常運行工況點，從而使泵或風機能長期地在高效率區(qū)運行，以提高設備長期運行的經(jīng)濟性。任何實際過程都需要一定的 驅動力 來使過程進行，包括溫差、壓差、化學勢差。E1)ηe、 E239。＝輸出系統(tǒng) ? 十 ? 損失十系統(tǒng) ? 的變化? 將不可逆過程中?的減少量稱為不可逆過程引起的?損失，簡稱 ?損失 。首先設想反應物的溫度和壓力變到 、 1atm，即標準態(tài)；其次在標準狀態(tài)下進行定溫定壓的化學反應；最后將生成物的溫度和壓力從標準態(tài)變到反應終態(tài)時的溫度和壓力。EW=W12po(V2V1)? 3. 如果一個系統(tǒng)在熱力過程中沒有容積變化，或與環(huán)境交換的凈功量為零，則通過系統(tǒng)邊界所作的功全部是有用功，即全部是?。? 一個系 統(tǒng) 與 環(huán) 境 處 于 熱 力學平衡 ，可以是完全的 熱 力學平衡 (具有 熱 平衡、力平衡和化學平衡 )，也可以是不完全的 熱 力學平衡 (只有 熱 平衡和力平衡 )， 這 取決于所研究的問題 。能量的?計算任何實際的過程都是不可逆過程，根據(jù)熱力學第二定律，?的這種減少是絕對的，不可能反向進行，是這部分?的消失。exergy?和熱力學第二定律熱力學第二定律的幾種表述?克勞修斯說法： 不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化。過程不可逆因素 : 耗散效應 ,如：摩擦生熱、固體的非彈性變形等，存在耗散效應的過程都是 不可逆過程 ；；；。在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)宏觀性質(zhì) 不隨時間改變 的狀態(tài)稱為 平衡狀態(tài) 。系統(tǒng)的選取，完全依據(jù)分析研究的需要與方便，可以是一臺設備．也可以是一個車間、一個企業(yè)，甚至一個行業(yè)。熱力學第一定律 蓄電池蓄電池 蓄電池蓄電池 是是 1859年由普蘭特年由普蘭特 (Plante)發(fā)明的發(fā)明的，至今已有一百多年的歷史。的就是冷、熱水蓄能技術。一基本值，聚變反應才能自持進行。同時此事件也是人類史上第一次在沿海地區(qū)發(fā)生核電廠意外的事件，其相關的核污染對于整個太平洋及沿岸國家城市的影響仍待觀察統(tǒng)計。 熱中子堆：熱中子堆： 中子能量在中子能量在 。 第一顆第一顆 氫彈氫彈 于于 1952年年 在美國在太平洋馬紹在美國在太平洋馬紹爾群島首次爆炸試驗成功，是投到廣島原子彈爾群島首次爆炸試驗成功，是投到廣島原子彈威力的威力的 750倍。 由愛因斯坦的理論得，與質(zhì)量虧損相對應由愛因斯坦的理論得，與質(zhì)量虧損相對應的能量改變?yōu)椋旱哪芰扛淖優(yōu)椋?ΔE=Δｍｃｍｃ 2 稱之為結合能。? (3)氫是自然界存在最普遍的元素? 水中制得，永無枯竭之虞；? 　　據(jù)估計它構成了宇宙質(zhì)量的 75％ ,除空氣中含有單質(zhì)氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。的太陽能變成了風能。單庫雙向型：在漲、落潮時都能發(fā)電。f．操作、管理不到火電的三分之一人員。目能之差，它跟落差和流量的乘積成正比。生物質(zhì)能生物質(zhì)能 地熱能約為全球煤熱能的倍。成燃料，支持熱電廠。為了更經(jīng)濟合理，利用還得使它蒸發(fā)變?yōu)闅鈶B(tài)，增加能耗。精煉分子。煤的轉化? 潔凈煤技術潔凈煤技術 能源分類能源是指人類用來獲取能量的自然資源. 按來源不同可把能源分為三類 （ 1）來自地球以外天體的能量（包括直接的太陽輻射能外，還包括間接來自太陽能能源，如化石能源、生物能、水能、風能、海洋能等）；? （ 2）地球的本身蘊藏的能量資源（如地熱能等）? （ 3）地球與其他天體相互作用而產(chǎn)生的能量（如潮汐能等）? 節(jié)能意義什么是節(jié)能？ 節(jié)能就是應用技術上可行、經(jīng)濟上合理、環(huán)境和社會可以接受的方法來有效地利用能源。解決我國及世界能源危機的途徑：能源與發(fā)展 從日常生活中必需的電、煤、氣、自來水等的供應，到交通運輸、通信等現(xiàn)代社會的一切活動都離不開它。能源科學技術的每一次重大突破，都引起生產(chǎn)技術的革命，化學 (工 )在能源的研究和利用過程中扮演重要角色。? 美國、俄羅斯、日本、歐盟、中國等許多國家針對中東、里海等石油資源展開了激烈的較量和錯綜復雜的斗爭。能源及能源利用現(xiàn)狀? 化學能? ? 應用學科：– 煤炭科技（一級學科）；煤田地質(zhì)與勘探（二級學科）； 成煤作用 （三級學科） ? 定義 3：– 是一種含有碳氫化合物的可燃泥質(zhì)巖，經(jīng)過加工可以提煉出以液態(tài)碳氫化合物為主要成分的人造石油。此汽油常根據(jù)辛烷值來標號。為解決這些問題，把氣態(tài)天然氣變成液態(tài)天然氣。如這些供熱工廠與電廠聯(lián)合組成熱電廠，既生產(chǎn)電力又生產(chǎn)熱水或蒸氣，燃料利廠，既生產(chǎn)電力又生產(chǎn)熱水或蒸氣，燃料利用率會更高。中國最著名的地熱電站，是西藏的羊八井地熱電站，裝機容量熱電站，是西藏的羊八井地熱電站，裝機容量 萬千瓦。料乙醇生產(chǎn)量。、養(yǎng)殖和旅游等綜合效益。潮汐潮汐發(fā)電發(fā)電潮汐發(fā)電型式：潮汐發(fā)電型式：①① 單庫單向型，只能在落潮時發(fā)電。美國能源研究與發(fā)展局宣稱，到，到 21世紀初，風力發(fā)電將達世紀初，風力發(fā)電將達 200億度，占全國億度，占全國總發(fā)電量的總發(fā)電量的 10％左右。氫能優(yōu)點? 作為能源，氫有以下特點： ? (1)所有元素中 ,氫重量最輕? 當溫度降至 ℃ 時 ,可變成液體 。核能技術核能技術 原子彈的威力比化學炸。速度是否受到控制。動植形家畜急劇增加。選氘氚反應，因為選氘氚反應，因為 d+T反應截面比反應截面比 d+d反應大反應大兩個數(shù)量級兩個數(shù)量級T的制備的制備人類的希望人類的希望 ———— 受控熱核反應受控熱核反應 受控核聚變必須具備以下受控核聚變必須具備以下 3個條件：個條件：(1)足夠高的點火溫度，需要幾千萬攝氏度甚至幾億攝足夠高的點火溫度，需要幾千萬攝氏度甚至幾億攝氏度的高溫；氏度的高溫；(2)反應裝置中的氣體密度要很低，相當于常溫常壓下反應裝置中的氣體密度要很低，相當于常溫常壓下氣體密度的幾萬分之一；氣體密度的幾萬分之一；(3)充分約束，能量的約束時間要超過充分約束，能量的約束時間要超過 1秒鐘。 (1) 顯熱蓄能技術顯熱蓄能技術 ：利用比熱容較大的物質(zhì)，：利用比熱容較大的物質(zhì)，在物質(zhì)形態(tài)不變的情況下，隨著溫度的變化在物質(zhì)形態(tài)不變的情況下，隨著溫度的變化，吸收或放出熱量來蓄能。（（ 4）） 燃料電池燃料電池 ：電池供電時，活性物質(zhì)輸入：電池供電時，活性物質(zhì)輸入電池能連續(xù)工作。放電時兩極發(fā)生的反應如下：正極：正極： PbO2+H2SO4+2H+ 2e→PbSO 4+2H2O2e。第三章 節(jié)能的熱力學基礎功和熱量功? 功的熱力學定義為：如果系統(tǒng)對外界的單一效果 可以歸結為 提升一個重物，則說系統(tǒng)作了功。 熱力學第一定律 ——能量平衡方程進入的能量 E1=系統(tǒng)能量的變化 △ E+離開的能量 E2 周圍環(huán)境條件下，任一形式的能量中理論上能夠轉換為有用功的那部分能量稱為該能量的 有效能 ，能量中不能夠轉換為有用功的那部分能量稱為該能量的 無效能 。 熵流 ，系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)外部的不可逆性引起系統(tǒng)熵的變化稱為 熵產(chǎn) ， 熵產(chǎn)值恒大于零 。時的熵變，不可逆?zhèn)鳠徇^程引起的熵產(chǎn) (即實際 熵 變大于可逆?zhèn)鳠岬?熵 變的部分 )計入熵產(chǎn)量。1.燃料的組成大多非常復雜而且不固定。能量中的無效能部分則是無論采用什么巧妙的方式也不能轉變?yōu)橛杏霉Φ哪遣糠帜芰浚S著能量轉換過程的進行，最終將轉移給自然環(huán)境。? 將不可逆過程中 ? 的減少量稱為不可逆過程引起的 ? 損失，簡稱 ? 損失。:EL=E耗費 E收益因此： ηe ＝ 收益?／耗費? 從熱力學第一定律得到的熱效率，是從能量的數(shù)量出發(fā)去評價過程的優(yōu)劣，只要沒有散熱損失或排放物質(zhì)的排熱損失，能量的利用效率就是 l。? 在系統(tǒng)所有的輸入 ? 和輸出 ? 中，不一定輸入 ? 之和就是耗費 ?， 輸出 ? 之和就是收益 ? ，要視設備或裝置而定。式中任意一項輸入 ? 和 輸出 ? 都可以包括穩(wěn)定物 流 ? 、熱量 ? 和功 ? 。=因此，與理想過程的差距并不等價于該實際過程的改進余地。流體流動? 流體流過管道和設備，由于克服沿程阻力和局部阻力，引起?損失。? ? (3)力求運行時安全可靠，對水泵來說，首先應考慮設備的抗汽蝕性能。據(jù)此，可定義一個實用?效率：常規(guī)?效率是將實際過程與理想過程相比較，而這里定義的實用?效率是 將實際過程與技術經(jīng)濟上可以達到的最好的過程相比較，因而可以指出可行的改進 。因此，?分析法雖指出了過程特性改進的潛力或可能性，但不能指出這些可能的改進是否可行。而對混合式換熱器，常用 ηeⅠ 。輸入?和輸出?中任一項只能在耗費或收益?中出現(xiàn)一次。絕熱節(jié)流過程 是不可逆過程， ? 效率小于 1，過程是不完善的。?效率、而不是?損失可用來衡量設備、過程或系統(tǒng)在能量轉換方面的完善程度。 ? 是能量的一種固有特性。? 化學反應的最大有用功? 當穩(wěn)定流動系統(tǒng)進行一個化學反應過程時，其能量衡算式：? （ W12）的同時發(fā)生容積變化時，系統(tǒng)與環(huán)境必然有功量交換，系統(tǒng)要反抗環(huán)境壓力作環(huán)境功，這部分功在技術上不能利用，這就是容積功的 wu部分。 熱量? 僅僅由于溫度的不同而從系統(tǒng)向外界．或從外界向系統(tǒng)所傳遞的能量稱為熱量。? 合理利用能量的原則 燃料電池燃料電池 的基本組成：電極、電解質(zhì)、燃料和氧的基本組成：電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。主要使用的蓄電池。