【正文】 出的最大反應(yīng)有用功等于系統(tǒng)自由焓的減少 。反應(yīng)有用功的獲得主要是由反應(yīng)物在化學(xué)反應(yīng)過程中釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)變來的。? 實際的化學(xué)反應(yīng)過程往往是變溫變壓的，即反應(yīng)物的溫度和壓力與生成物的溫度和壓力是不同的。我們可以利用最大反應(yīng)有用功是狀態(tài)參數(shù)的特性，采用三個假想過程來計算上述化學(xué)反應(yīng)過程的最大有用功。首先設(shè)想反應(yīng)物的溫度和壓力變到 、 1atm，即標(biāo)準(zhǔn)態(tài)；其次在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行定溫定壓的化學(xué)反應(yīng)；最后將生成物的溫度和壓力從標(biāo)準(zhǔn)態(tài)變到反應(yīng)終態(tài)時的溫度和壓力。第一、三假想過程無化學(xué)變化，僅是溫度與壓力的變化。對于第二假想過程，在標(biāo)準(zhǔn)態(tài)下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的最大反應(yīng)有用功為：燃料的化學(xué)?? 燃料的化學(xué)?： po、 To下的燃料與氧氣一起穩(wěn)定流經(jīng)化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)時，以可逆方式轉(zhuǎn)變到完全平衡的環(huán)境狀態(tài)所能作出的最大有用功稱為燃料的化學(xué)?，簡稱燃料?，用 Ef表示。 燃料氧化過程也屬化學(xué)反應(yīng)過程，但燃料的化學(xué)?并不是燃料可逆氧化過程的最大有用功，而為 :? 燃料的組成大多非常復(fù)雜而且不固定。目前只有氣體燃料 ? 可以用理論計算式，而對液、固體燃料，要計算出精確的燃料 ? 是不可能的。? 燃料的化學(xué) ? 在數(shù)值上極其接近于其熱值，這是由于燃燒反應(yīng)的熵變較之反應(yīng)熱往往要小得多，作為工程計算、可用下列簡化的近似公式計算燃料 ? ：（ 1）由兩個以上碳原子構(gòu)成的 氣體燃料：液體燃料：固體燃料：（ 2）一般液體和固體燃料：式中：Qh為 燃 料的高發(fā)熱值，Q1為燃料的低發(fā)熱值，r為環(huán)境狀態(tài)下水的汽化潛熱，ω 為燃料中水的質(zhì)量分率。?損失和?衡算方程式? 各種形式的能量中?部分可以是不同的。?是能量的一種固有特性。是能量中能夠轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪遣糠帜芰?。如果采用可逆的方式實施能量轉(zhuǎn)換，理論上能夠?qū)?以有用功的形式提供給技術(shù)上應(yīng)用。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(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪遣糠帜芰?，隨著能量轉(zhuǎn)換過程的進(jìn)行，最終將轉(zhuǎn)移給自然環(huán)境。? 在任何可逆過程中，不發(fā)生?向 的轉(zhuǎn)變，?的總量保持不變；在任何不可逆過程中，必然發(fā)生?向 的轉(zhuǎn)變，?的總量減少。任何實際的過程都是不可逆過程，根據(jù)熱力學(xué)第二定律?的這種減少是絕對的，不可能反向進(jìn)行，?是消失。? 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 。輸入系統(tǒng) ?＝輸出系統(tǒng)?十 ?損失十系統(tǒng)?的變化 ?損失和?衡算方程式封閉系統(tǒng)的?損失和?衡算方程式穩(wěn)流系統(tǒng)的?損失和?衡算方程式? 各種形式的能量中 ? 部分可以是不同的。 ? 是能量的一種固有特性。是能量中能夠轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪遣糠帜芰?。如果采用可逆的方式實施能量轉(zhuǎn)換，理論上能夠?qū)?? 以有用功的形式提供給技術(shù)上應(yīng)用。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(zhuǎn)變?yōu)橛杏霉Φ哪遣糠帜芰浚S著能量轉(zhuǎn)換過程的進(jìn)行，最終將轉(zhuǎn)移給自然環(huán)境。? 在任何可逆過程中，不發(fā)生 ? 向 wu的轉(zhuǎn)變， 的總量保持不變；在任何不可逆過程中，必然發(fā)生 ? 向 wu的轉(zhuǎn)變， ? 的總量減少。任何實際的過程都是不可逆過程，根據(jù)熱力學(xué)第二定律， ? 的這種減少是絕對的，不可能反向進(jìn)行，是消失。? 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。輸入系統(tǒng) ? ＝輸出系統(tǒng) ? 十 ? 損失十系統(tǒng) ? 的變化裝置的?效率和?損失系數(shù)?效率的一般定義?效 率的不同形式?效率的一般定義? 從 ? 的概念出發(fā)，各類生產(chǎn)過程，不是耗費足夠數(shù)量的能量就能實現(xiàn)，而是能量中有足夠數(shù)量的 ? 才能實現(xiàn)。? 所謂的能量的合理利用，實質(zhì)上是指能量中 ? 的合理利用，因此，在實際的能量轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)盡量減少其損失。?效率、而不是?損失可用來衡量設(shè)備、過程或系統(tǒng)在能量轉(zhuǎn)換方面的完善程度。在系統(tǒng)或設(shè)備進(jìn)行的過程中，效率定義為收益的與耗費的的比值，用 ηe表示：ηe ＝收益? /耗費? 由于耗費?與收益?之差即為不可逆過程所引起的 損失，即 :EL=E耗費 E收益因此： ηe ＝ 收益?／耗費? =lEL／ E耗費 所以 ： ηe ＝ l ζ令?損系數(shù) ζ： ζ=EL/E耗費從熱力學(xué)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。 例如絕熱節(jié)流過程，因沒有能量的散失，其能量利用率為 1，過程就算是完善的 。從熱力學(xué)第二定律的 ? 分析出發(fā) ,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。這是從能量的質(zhì)來評價過程的優(yōu)劣， 用熱力學(xué)上等價的能量進(jìn)行比鉸．成為評價各種實際過程熱力學(xué)完善審的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn) 。?效 率的不同形式? 要確定 ηe，就必須確定系統(tǒng)或過程中的耗費 ? 和收益 ? 。? 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(shè)備或裝置而定。即使對于某一具體的設(shè)備，也要視分析的目標(biāo)和工作條件而定。輸入?和輸出?中任一項只能在耗費或收益?中出現(xiàn)一次。通常按照建立系統(tǒng)?衡算方程式的一般方法列出所研究系統(tǒng)的?衡算方程式．再結(jié)合所研究系統(tǒng)的具體功能分析出輸入?和輸出?部分。設(shè)想一個任意的能量轉(zhuǎn)換過程，系統(tǒng)與外界之間有能量與物質(zhì)的交換，相應(yīng)地也有 ? 的交換。系統(tǒng)可以從外界輸入 ? ，也可以向外界輸出 ? 。按 ? 的作用，一般可以將外界分為三種；向系統(tǒng)提供 ? 的 ? 源 A， ? 的主要收益戶 B，和 E的輔助收益戶 C。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 ? 。 其中， EA+,EB不得為 0?？梢杂腥N：對換熱器：式中 E E2為熱流體進(jìn)入和離開換熱器時的 ? ； E139。、 E239。為冷流體進(jìn)入和離開換熱器時的 ? ,ηeⅠ 為輸出 ? 與輸入 ? 之比 。ηeⅡ 為冷流體獲得的 ?與熱流體給出的 ? 之比。對間壁式換熱器，常用 ηeⅡ ，而對混合式換熱器，常用 ηeⅠ 。對 透平 ：式中 Ws為透平輸出的軸功。對于背壓透平，常用 ηeⅠ ，而對于凝汽式透平，常用 ηeⅡ 。壓縮機或泵：ηe=(E2E1)/WP式中， Wp為壓縮機或泵輸入的功鍋爐或加熱爐：ηe=(E2E1)/EF式中， EF為鍋爐輸入的燃料 E節(jié)流閥：ηe=e2/e1 ? 分析實例合理利用能量的原則可避免?損失與不可避免?損失其它節(jié)能理論進(jìn)展可避免?損失與不可避免?損失?分析法是以無驅(qū)動力的理想過程為基準(zhǔn)來分析實際過程的， 因此，?分析法雖指出了過程特性改進(jìn)的潛力或可能性，但不能指出這些可能的改進(jìn)是否可行。任何實際過程都需要一定的 驅(qū)動力 來使過程進(jìn)行，包括溫差、壓差、化學(xué)勢差。當(dāng)有驅(qū)動力存在時，就有?損失； 驅(qū)動力越大 ，過程進(jìn)行的速度就越快，? 損失也就越大 。要使過程進(jìn)行，就不可避免要有一些?損失 ,其大小隨過程的不同而不同。?損系數(shù)大的過程也許很難改進(jìn)，因為其中大部分是不可避免的，或是當(dāng)前的技術(shù)、經(jīng)濟條件限制了一些改進(jìn)的可能性。因此，與理想過程的差距并不等價于該實際過程的改進(jìn)余地。將 E損失劃分為兩部分：可避免 ? 損失 (AVO)和不可避免 ? 損失 (INE)：其中，不可避免?損失定義為技術(shù)上和經(jīng)濟上不可避免的最小?損失， 是隨技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟環(huán)境在變化。過程節(jié)能對策是：確定不可避免?損失，分析可避免?損失，確切推知那個節(jié)點可避免?損失較大，可以得到顯著改進(jìn)。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(shù)經(jīng)濟上可以達(dá)到的最好的過程相比較，因而可以指出可行的改進(jìn) 。其它節(jié)能理論進(jìn)展第四章 流體輸送過程與設(shè)備的節(jié)能流體流動? 流體流過管道和設(shè)備，由于克服沿程阻力和局部阻力，引起?損失?；S消耗的動力大多直接用于彌補這項損耗，如泵、風(fēng)機、壓縮機等。如果流動過程中溫度和密度均無太大的變化，則由于流體流動阻力所引起的?損失為：即 eL與壓力降成正比，與流體的絕對溫度成反比 對于同樣的壓差，流體溫度越低，其 eL越大。在高溫輸送物料時 ，要注意保溫；在低溫輸送物料時，尤其更要注意保冷。要盡可能減少流動過程的壓力降，這就要求盡可能減少管道上的彎頭和縮擴變化，減少閥門等管件的數(shù)量，適當(dāng)加大管徑 (即減小流速 )以減少阻力等。? 我們知道，壓力降大體與流速成平方關(guān)系．故 eL亦與流速的平方成正比，降低流速， eL隨之下降。但另一方面，在輸送量一定的條件下，降低流速意味著加大管徑，這將使設(shè)備費用增加，面且對傳熱傳質(zhì)過程也產(chǎn)生影響。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。? 另外，近年來，為了減少流體流動過程的不可逆損耗，采用添加減阻劑的研究和應(yīng)用，也受到人們的重視。? 化工廠中使用著大量的泵、鼓風(fēng)機、壓縮機等流體機械，化學(xué)工業(yè)電能消耗量中的大部分都是用于驅(qū)動這些流體機械。 據(jù)統(tǒng)計，泵與風(fēng)機耗電約據(jù)統(tǒng)計，泵與風(fēng)機耗電約占全國總用電量的百分比逐步從原占全國總用電量的百分比逐步從原 30%向向 40%過過渡。渡。流體 輸送 機械為流體提供機械能的機械設(shè)備統(tǒng)稱為流體輸送機械。 節(jié)能降耗措施節(jié)能降耗措施1．改造或更換低效率設(shè)備，推廣高效風(fēng)機、水泵．改造或更換低效率設(shè)備，推廣高效風(fēng)機、水泵2．設(shè)計時注意選型和配套．設(shè)計時注意選型和配套3．調(diào)速控制流量，減少節(jié)流損失．調(diào)速控制流量，減少節(jié)流損失4．合理設(shè)計管網(wǎng)，降低管道阻力．合理設(shè)計管網(wǎng)，降低管道阻力5．． 在管網(wǎng)或葉輪上涂敷復(fù)合材料節(jié)能在管網(wǎng)或葉輪上涂敷復(fù)合材料節(jié)能6．選用節(jié)能計量儀表．選用節(jié)能計量儀表7．減少葉輪直徑，調(diào)節(jié)入口導(dǎo)向葉片．減少葉輪直徑，調(diào)節(jié)入口導(dǎo)向葉片? 作為流體機械節(jié)能的措施，提高流體機械本身的性能無疑是必要的。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(zhuǎn)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。? 另一方面，流體機械的運行方面，卻存在較大的節(jié)能潛力。目的的現(xiàn)狀是：流體機械制造時按充分滿足額定性能進(jìn)行設(shè)計，使用者在選用時考慮管路阻力等又留有余地，結(jié)果采用了大容量設(shè)備，用關(guān)小調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)流量，造成了不必要的損失。? 因此，化工廠可以考慮通過以下途徑達(dá)到流體機械的節(jié)能： (1)在選用流體機械時，負(fù)荷要和需要相適應(yīng)； (2)流量調(diào)節(jié)不用閥門，而用其他調(diào)節(jié)方法如轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)法。? 采用何種流量調(diào)節(jié)方式，不僅要看調(diào)節(jié)方式的能量特性，還要看其經(jīng)濟性，還要考慮變頻裝置相對于閥門調(diào)節(jié)設(shè)備費用高得多這一情況，所以要根據(jù)流量變化情況來確定調(diào)節(jié)方式。? 負(fù)荷變化大且頻繁的場合，適合于采用 變頻裝置 調(diào)節(jié)流量；對于負(fù)荷變化頻繁但變化不大的場合，適合于采用 閥門 調(diào)節(jié)流量；而對于負(fù)荷變化大、且是季節(jié)性改變的場合，宜采用 備泵 。 風(fēng)機與泵的選型原則風(fēng)機與泵的選型原則 1. 風(fēng)機與泵選型中存在的問題風(fēng)機與泵選型中存在的問題①① 風(fēng)壓與揚程選擇過大與過小風(fēng)壓與揚程選擇過大與過小②② 風(fēng)機與泵調(diào)節(jié)裝置不完善風(fēng)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(fēng)機與泵選型的原則風(fēng)機與泵選型的原則(1)所選用的泵或風(fēng)機設(shè)計參數(shù)應(yīng)盡可能地靠近它的正常運行工況點，從而使泵或風(fēng)機能長期地在高效率區(qū)運行，以提高設(shè)備長期運行的經(jīng)濟性。(2)力求選擇結(jié)構(gòu)簡單、體積小，質(zhì)量輕的泵或風(fēng)機。為此，應(yīng)在可能的情況下，盡量選擇高轉(zhuǎn)速。(3)力求運行時安全可靠，對水泵來說，首先應(yīng)考慮設(shè)備的抗汽蝕性能。另外盡量選泵或風(fēng)機的不具有駝峰形狀的性能曲線。即使非選具有駝峰性能時，則其運行