能流图

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企业能流图绘制方法

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
回收利用能量：在本标准中指已利用能量的重回收利用能量：在本标准中指已利用能量的重复腹胀部分及已计入损失项目又回收利用的余热。化学反应热：在本标准中指除燃料以外的物料化学反应热：在本标准中指除燃料以外的物料在加工过程中起化学反应时，单元同外界交换的热量，即化学反应的热效应。除特别说明外，一般以25摄氏度和1大气压（101325Pa）为计一般以25摄氏度和1大气压（101325Pa）为计算标准。物料物理焓：在本标准中指物料在指定温度与物料物理焓：在本标准中指物料在指定温度与标准温度时的焓差。
使用、也不进入产品，在生产或制取时需要直接消耗能源的工作物质。
它是由能源经过一次或多次转换而成的非热性属性的载能体，例如工业水、压缩空气、氧气、氮气、氩气、保护气等。消耗这些物质也间接地消耗了能源。
耗能工质: 耗能工质:在生产过程中所消耗的不作为原料
能量的当量值: 能量的当量值:按照物理学电热当量、热功当
量、电功当量换算的各种能源所含实际能量。按国际单位制，折算系数为 1。能量的等价值: 能量的等价值:生产单位数量的二次能源或耗能工质所消耗的各种能源折算成一次能源的能量。
2.能流图图形规则 2.能流图图形规则
环节单元
四个环节，多个单元，矩形框单元
能流方向
方向从左到右，左入右出
能量类别
注入流出能量区分类别与形式
损失能量右边流出再转向图形下方化学反应热化学反应放热为本单元流入能量，吸热为流出能量回收利用热量回收利用能量必须在能流图中绘出能流量宽度尺寸各环节、单元宽度按能量所占比例绘制
3.能流图数据规则 3.能流图数据规则
各类能源数据类型
各类以当量热值为标准并统一计量单位

基于能流图分析的黑龙江省新能源发展策略选择宋远

中国集体经济CHINACOLLECTIVE ECONOMY注：1.“煤制品”项目包括“洗精煤，其他洗煤，型煤，焦炭，焦炉煤气，其他煤气及其他焦化制品”项目；2.“油制品”项目包括“汽油，煤油，柴油，燃料油，液化石油气，炼厂干气和其他石油制品”项目。

图1黑龙江省2009年能流图基于能流图分析的黑龙江省新能源发展策略选择■宋远张博原煤50.81%原油9.12%天然气1.39%其他0.57%摘要：黑龙江省资源种类齐全，尤其是大庆油田、东部煤电基地等能源基地资源丰富，供给量足。

随着资源开发和节能减排要求提高，新能源发展日益紧迫。

为了保障能源的充足供应和环境、经济的可持续发展，有必要从能源供给、转换、消费等方面对黑龙江省能源平衡的全过程进行分析。

文章首先对2009年黑龙江省能源流向进行分析，根据黑龙江省发展可再生能源产业发展的资源优势及实践，分析了黑龙江省新能源产业发展制约因素，并提出相应的对策，对今后黑龙江省优化产业结构实现可持续发展有着重要意义。

关键词：黑龙江；能流图；能源流向；结构；可再生能源；对策一、综述黑龙江省能源资源禀赋比较好，能源品种较为齐全，是能源生产大省，同时又是能源消费较大省份。

与此同时，黑龙江省作为中国传统产业大省，是煤炭、石油、天然气等传统能源资源的消耗大户。

2011年全国能源消费总量为292028万吨标准煤（电热当量计算法），黑龙江省能源消费总量为16418.79万吨标准煤，占全国能源消费的5.7%。

黑龙江省新能源以风电为主，黑龙江省截止2012年8月份风电装机330万千瓦，但由于电网接入、风电消纳问题风电发展处于停滞状态。

（一）黑龙江省传统能源资源概述煤炭：黑龙江省煤炭资源丰富，保有储量224.5亿吨，约占东北三省的73%，且煤质适于发电，其中褐煤储量约100亿吨。

煤炭资源92%分布在东部的鹤岗、鸡西、双鸭山、七台河地区。

石油:黑龙江省石油资源丰富，已累计探明石油地质储量58.8亿吨，还有近38亿吨的剩余储量。

能源环境简答题

3、节能和提高能效为我国积极应对气候变化提供强有力的支撑
控制温室气体排放是当前应对气候变化的最直接手段，能源消费的快速增长是导致二氧化碳大量排放的主要原因，因此节能和提高能效是温室气体减排最直接有效的措施之一。
气候变化对我国经济社会和能源发展的挑战（考点论述题）
1对经济社会发展的挑战：我国目前的经济发展水平相对较低，我国正处于从传统农业社会向现代工业社会转变的过程当中，城镇化水平较低。工业化进程是与二氧化碳排放的快速增长密切相关
一、能流图（考点简答题）含义：能流图是表明一个国家或地区一定时期内能源流向的图表，包括能源的来源、进出口、加工转换以及各终端使用部门的分配。
简答能流图应包括哪几方面的核心要素？能源的来源；进出口；加工转换；各终端使用部门
二、能源加工转换效率的意义(考点简答）观察能源加工转换装置和生产工艺先进与落后、管理水平高低等的重要指标;
提高能源加工转换效率:有利于减少相对应的资源消耗;从源头上有效减少大气污染物及温室气体的排放
能源平衡表以一种矩阵形式的表格将各种能源的供应、加工转换、传输损失及终端消费的数据集中在一起，从数量上揭示能源的生产、加工转换和终端消费间的关系，直观反映各种能源在报告期内的流向与平衡关系。
三、能源平衡表是开展能源管理的一项重要基础信息，能源平衡表的主要作用有哪些？（1）全面反映各种能源的生产、消费、分配与进出口的平衡关系。
3电力二氧化碳排放呈现排放总量上升、排放强度逐年下降的特点，反映出电力行业技术进步和发电煤耗逐年降低的趋势。
我国钢铁行业发展趋势
钢铁需求已短时期内依然处于较高水平;供需矛盾日益突出，控制钢铁产能过剩任务艰巨
规范铁矿石市场，提高行业利润水平;整顿市场秩序，合理规划产品布局

热力学第二定律

(3) Q W E 405.2J
例、一定量的刚性双原子分子理想气体，开始时处 p0 1.0 105 Pa ，V0 4 10 3 m 3， T0 300K 的初态，于后经等压膨胀过程温度上升到 T1 450K ，在经绝热过程温度降回到 T0 300K ，求气体在整个过程中对外作的功. 解：等压过程末态的体积等压过程气体对外作功
(2)准静态过程一定是可逆过程。
(3)不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。 (4)凡有摩擦的过程，一定是不可逆过程。以上四种判断，其中正确的是 (A) (B) (C) (D) (1)、(2)、(3) (1)、(2)、(4) (2)、(4) (1)、(4)
例2、关于热功转换和热量传递过程，有下面一些叙述: (1)功可以完全变为热量，而热量不能完全变为功；
导致“热转化为功” 功热转换方向性消失
低温热源T2
T2 < T1
注意：热力学第二定律的适用条件 (1) 适用于大量分子的系统，是统计规律。
(2）适用于孤立系统。
如果不是孤立系统，有外界帮助，热量是可以从低温物体传向高温物体的。
卡诺定理(P26:9-5-3)
1、在相同的高温热源与相同的低温热源之间工作的一切可逆机，不论用什么工作物质，效率相等。
c
N 4
c
d
b
a
表示左，右中各是哪些分子 ----称为微观状态
微观态包括的微观态数Ωi 4 Ω1 C4 1 4 0 abcd 4 abcd Ω2 C4 1 0 4 abc d 1 abd c 3 1 acd Ω3 C4 4 b bcd a abc d c abd 1 1 3 Ω4 C4 4 acd b a bcd ab cd 4 ！ 2 cd ab Ω5 C 4 6 d 22 ！！ 2 2 ac bc bd a 4 ad bc Ωi 16 2 bc ad 某宏观态所包含的微观态数Ω 叫该宏观态的热力学概率

第九章生态系统的能量流动

7
热力学第二定律是对能量传递和转化的一个重要概括，通俗地说就是：在封闭系统中，一切过程都伴随着能量的改变，在能量的传递和转化过程中，除了一部分可以继续传递和做功的能量（自由能）外，总有一部分不能继续传递和做功，而以热的形式消散，这部分能量使系统的熵和无序性增加。
8
第二节生态系统中的初级生产
17
(三)CO2测定法用塑料帐将群落的一部分罩住，测定进入和抽出空气中CO2含量。如黑白瓶方法比较水中DO那样，本方法也要用暗罩和透明罩，也可用夜间无光条件下的CO2增加量来估计呼吸量。测定空气中CO2含量的仪器是红外气体分析仪，或用经典的KOH吸收法。
18
19
(四)放射性标记物测定法把放射性14C以碳酸盐(14CO32-) 的形式，放入含有自然水体浮游植物的样瓶中，沉入水中经过短时间培养，滤出浮游植物，干燥后在计数器中测定放射活性，然后通过计算，确定光合作用固定的碳量。因为浮游植物在暗中也能吸收14C，因此还要用“暗呼吸”作校正。
一、生态系统食物链的能量流动
生态系统食物链中的能量流动是逐级递减的。根据热力学第二定律，太阳辐射能被生产者转化后，能量沿着食物链在生态系统不同营养级间传递的过程中，能量转化效率都不可能达到100%。根据林德曼定律，约为 10%，且逐级递减。正是受能量转化效率的限制，生态系统中的食物链长度通常是非常有限的，大多数食物链只有3个或4个营养级，而有5个或6个营养级的食物链比例很小。因为太少的能量无法维持更高层次的消费者种群。
38
图9-4 分解速率和土壤有机物积累率随纬度而变化的规律以及大、中、小型土壤动物区系的相对作用（Swift,1979） 39
第五节生态系统中的能量流动

人教版九年级物理142热机的效率课后习题.doc

B. *100% D. 77=—X 100%九年级物理14. 2热机的效率课后习题一、选择1. 如图所示为内燃机的能流图，则内燃机的效率可表示为（）A. 〃=E 』+®2?3+叫 X1O0%C. ?= ;+ ~+ 3X100% 2. 现有一瓶液体燃料，若倒掉一半后完全燃烧，贝以）A.热值减半，放出的热量减半 B.热值减半，放出的热量不变 C.热值不变，放出的热量减半 D.热值不变，放出的热量不变3. 如图是某内燃机能量流向图，该内燃机的热机效率是（）A. 25%B. 35%C. 40%D. 75%4. 据中央电视台新闻联播报道我国发射的全球首颗量子通信卫星.发射卫星的火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料的（）A.热值大B.比热容大C.密度大D,以上说法都不正确5. 下列关于热值和热机效率的描述，正确的是（）A.使燃料燃烧更充分，可以增大热值B. 使燃料燃烧更充分，可以提高热机效率C. 燃料燃烧释放的热量越大，热值越大D. 热值和热机效率都是定值，与外界条件无关燃气内6.有经验的柴油机维修师,不用任何仪器，只是靠近柴油机排气管口观察和闻一下，并将手伸到排气管口附近感觉一下尾气的温度，就能初步判断这台柴油机的节能效果。

在同样负荷的情况下，关于柴油机的节能效果，下列判断中正确的是（）A.尾气的温度越高,柴油机越节能B.尾气的温度越低,柴油机越节能C.尾气的柴油味越浓,柴油机越节能D.尾气的颜色越发黑,柴油机越节能二、填空7.一台单缸四冲程柴油机，飞轮转速为3 600转/分,该柴油机活塞1 s对外做功次。

7 若其效率为40%,消耗5 kg的柴油转化成的机械能是 J。

（q柴油=4. 3X10J/kg）8.我市部分公交车已使用天然气来代替燃油.某公交车在一段时间内消耗了 420g天然气，若这些天然气完全燃烧，可放出热量________ J,若天然气烧水时的效率是80%,这些热量可使40kg的水由30°C升高到°C.（天然气的热值为4.0Xl（fj/kg,水的比热容为4.2X103J/ （kg-°C）, 当时大气压为1个标准大气压）9.有的航天器发动机用氢做燃料，这是因为氢的很大.燃烧1 煤气大约能放出热量3.9X107J,某市管道煤气收费标准为0. 87元/in，,有一户人家在一个月内燃烧煤气共放出 1. 17X109 J 热量，那么共消耗了 n?的煤气，这个月应交煤气费元.10.内燃机工作时，燃料的能量转化为：有用的机械能、废气的内能、机械损失和散热损失.某汽油机的能量损失所占的百分率是：废气内能35%,散热损失30%,机械损失10%,则该汽油机的热机效率是•11.热机效率定义：热机转变为有用功的能量（有效利用的能量）与燃料释放的能量的比值称为热机效率。

能源网络图

４１４最终使用环节的用能单元用矩形图表示。．．４２能源网络图中能源流向规定自左向右。．
４２１购入贮存环节的各种能源，形图．．在回上半部标注能源名称，供入能源实物量的数字和单位。下半部标注等价值。圆形图左侧的箭头方向，指向国形图表示购入或动用库存．离开圆形图表示外供或期末库存，箭头上方数字表示购入、外供或出入库存数量和单位．从圆形图右侧绘出的箭头上方数字表示供入能源的等价值和当量值的标准煤量，箭头下方括号内数字表示占供入企业总能量的百分数．值和等价当量值之间用双线隔开，左侧数字为供人企业能源的等价值，右侧数字为当量值。购入贮存环节下部列
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企业能镖网络图是企业能源流动过程的图形表示，也是企业能量平衡结果的表示。它直观地概括企
业能源系统的全貌．通过能源网络图对各用能单元的用能分析，可以模清企业节能潜力，明确节能技改
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中华人民共和国国家标准
企业能源网络图绘制方法
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海洋生态系统的能流及次级生产力

第八章海洋生态系统的能流及次级生产力学习目的：学习本章要求较全面掌握海洋生态系统能流的基本过程、食物链、营养级和生态效率等基本概念以及海洋食物网特点和有关简化食物网、同资源种团、粒径谱和生物量谱、微生物环的组成、结构及其在生态系统能流、物流中的作用等能流研究新进展的有关知识，同时了解海洋生态系统能流和动物种群次级产量的一些基本分析方法。

第一节海洋食物链、营养级和生态效率一、海洋牧食食物链与碎屑食物链食物链是生态系统中初级生产者吸收的太阳能通过有序的食物关系而逐渐传递的线状组合。

牧食食物链和碎屑食物链是其两种基本类型。

（一）牧食食物链：以活植物体为起点的食物链。

海洋水层牧食食物链有三种基本类型：大洋食物链、沿岸（大陆架）食物链和上升流区食物链（Ryther 1969）。

1. 大洋食物链（6个营养级）养级） 3. 上升流区食物链（3个营者的粒径大小呈，大洋区主her （1969）提出，上升流区鱼类的高产大型浮游动物（桡足类）小型浮游动物（原生动物）微型浮游生物（小型鞭毛藻）食鱼的动物（金枪鱼、鱿鱼）巨型浮游动物（毛颚动物、磷虾）食浮游动物的鱼类（灯笼鱼） 2. 沿岸、大陆架食物链（4个营小型浮游植物（硅藻、甲藻）物底栖植食者食浮游动物的鱼类底（鲱鱼）养级）由此可见，海洋食物链所包含的环节数与初级生产（鳀鱼）或（大型磷虾）相反的关系要的浮游植物是极微细的种类，其食物链营养级最多（有6个环节），而上升流区主要是大型的浮游植物，其食物链平均只有3个营养级。

关于上升流区的营养层次问题存在一些争论。

Ryt 是由于食物链缩短了的原因，Longhurst （1971）支持了Ryther 的观点，认为上升流区（鳕鱼）游生物的鱼类巨型浮游动物鲑鱼、鲨鱼）食浮食浮游生物的鲸（须鲸）大型浮游植物（链状硅藻） 168象沙瑙鱼一类的鱼基本上是食植性的，因而从捕食性食物链中取消了一个环节。

第八章海洋生态系统的能流及次级生产力

养
A
C
级
P
？总共
E1 9（7）1（0）3（2）0（0）3（0） 2（1） 2（1）0（0） 20（11） E2 11（15）2（2）2（1）2（2）7（4） 9（4） 3（0）0（1） 36（29） E3 7（10）1（2）3（2）2（0）5（6） 3（4） 2（2）0（0） 23（26） ST2 7（6）1（1）2（1）1（0）6（5） 5（4） 2（1）1（0） 25（18） E7 9（10）1（0）2（1）1（2）5（3） 4（8） 1（2）0（1） 23（27） E9 12（7）1（0）1（1）2（2）6（5） 13（10）2（3）0（1） 37（29）总计 55（55）7（5）13（8）8（6）32（23）36（31）12（9）1（3） 16（ 4 140）
（一）营养结构分析的难题
海洋食物关系（食物网）是非常复杂初级碎屑物来源难以归入某一特定的营养级
（二）简化食物网
功能群（functional group），或称同资源种团（guilds），将那些取食同样的被食者并具有同样的捕食者的不同物种（或相同物种的不同发育阶段）归并在一起作为一个营养物种。以营养物种来描绘食物网结构就是简化食物网。
生物量/[g /m2(干重)] P / B（Yr－1）
食物量（μg / d）
●
●250
5
●
●
●
●
●150
1 0 图 8.10
●●
●
●
● 50
●●
2
4
6
食物含 N 量/%
多毛类小头虫（Capitella capitata）的生物量
与食物质量的关系（Tenore 1977）
0.2 30℃

第二部分-能源有效利用的分析方法

2.1 热平衡分析
第二篇能源有效利用与分析
热平衡（能量平衡）
热平衡计算法（黑箱法） 1、确定热平衡分析的范围； 2、根据热力学第一定律对所选定范围进行热平衡测试； 3、不能有漏计、重计和错计； 4、热平衡测试结果用表格或热流图反映，以便于分析； 5、分析的重点是各种损失能量的去向、比重，以便采取措施，减小损失。
2.2 火用分析
第二篇能源有效利用与分析
火用的含义及其表达式
2.2 火用分析
第二篇能源有效利用与分析
火用平衡
任何不可逆过程都必定会引起火用损失，只有可逆过程才没有火用损失一个实际的系统或过程，各项火用的变化是不满足平衡关系的，需要附加一项火用损失，才能给一个实际系统或过程建立火用平衡方程式能源利用中有如下目的：获取功---热能转换成机械能（内燃机、蒸汽轮机、燃气轮机等）；增加工质的火用---机械能变成焓（水泵、空气压缩机等）；改变工质的物态，以增加工质的火用---化学能转变为热能（锅炉等）。
能源网络图
是一种能源应用图。按照绘制的规定，将企业的能源系统分为购入储存、加工转换、输送分配、终端利用四个环节。有关能源网络图的绘制细节可参看相关的国家标准。
2.1 热平衡分析第二篇
能源有效利用与分析
第二篇
能源有效利用与分析
2.2 火用分析
第二篇能源有效利用与分析
热平衡（能量平衡）
能量平衡法，是按照能量守恒的法则，采用所谓“黑箱方法”，在指定时期内，对能量利用系统输入能量和输出能量在数量上的平衡关系进行考察，以定量分析用能的情况，为提高能量利用水平提供依据；能量平衡既包括一次能源和二次能源所提供的能量，也包括工质和物料所携带的能量，以及在工艺过程、发电、动力、照明、物质输送等能源转换和传输过程的各种能量的输入和输出；

2012年能源流向图与煤炭流向图最详细

中国2012年能流图和煤流图编制及能源系统效率研究 | 2
1
引言 ................................................................................
相比，我国的能源开采效率低近30个百分点，中间环节效率低5个百分点，终端利用效率低10个百分点，能源系统总效率低10～20个百分点。随着我国经济的发展，能源消费量增长迅速，2012年我国能源消费量达36.17 亿吨标准煤，是2000年的2.6倍，然而，2000年以来我国煤炭消费占一次能源消费的比重却持续徘徊在70%左右。高比例的煤炭消费量不仅抑制了能源利用效率和效益的提高，也破坏力生态和大气环境，并持续排放了大量温室气体。近十年来，尽管我国终端利用环节中一些高耗能行业和产品的能效得到较大幅度的提高，但由于能源系统中其他环节的节能潜力未被充分挖掘，致使全国能源系统的总效率并没有明显的提高。因此，如何从能源系统的角度来审视和评价我国能源生产与消费的方式和路径，技术进步程度和能源利用效率水平，节能的潜力、能力、效果和效益所在等，就显得尤为重要。这也可以为促进我国能源生产和消费领域的技术进步，选择和制定环境治理和减缓温室气体排放的对策、路径、规划和战略提供依据与支持。因此，本报告基于能源系统模型分析方法，构建我国2012年能流图和煤流图，用以分析和研究我国2012年能源系统和煤炭系统的效率。
5.结论和讨论..............................................................................................................23 参考文献.....................................................................................................................25

人教版能流图解课件(17张)

模型建构
模型一：能量拆分图（二向图）
呼吸作用以热能
同形式化散量失
用于生长发育和繁殖
初级消费者摄入量
初级消费者
同化量
粪便量
呼吸作用
初级消费者
用于生长发育、繁殖的能量
次级消费者
摄入量次级消费者同化量粪量流向分解者遗体残骸
模型建构
模型二：能量拆分图（三向图）
呼吸作用以热能形式散失
流入下一个营养级用于生长发育和繁殖
208.3
371.1
乙营养级用于自身生长、发育、繁殖的能量和流入下一
营养级的能量分别为1__9_._8__J/(cm2.a)、0___J/(cm2.a)。
二向图
四向图
能流图解有多样解题关键同化量二向三向和四向总有一种能配上
四向图
四向图
有机物质输入
有机物质输入A
同M化量
有机物质输入
有机物质输入B
N 来自上一营养级
的同化量
N MA
思考：图示相邻两营养级之间的能量传递效率为？
巩固拓展如图表示某简单的天然湖泊中的能量流动过程示意图，其中各营养级都有部分能量暂时未被利用。回答问题：
该湖泊的浮游动物同化的能量中可被分解者和小型鱼类利用的是？用于浮游动物自身生长、发育和繁殖等
生命活动的能量三向图→二向图
巩固拓展 31、（8分）紫花苜蓿是豆科多年生草本植物，是我国主要的优质栽培牧草，玉米是禾本科一年生作物。紫花苜蓿和玉米间作种植体系既能保证农牧交错区粮食产量、满足家畜营养需求，又能减轻该地区的风沙危害、保护农田生态环境，是一种环境友好型种植模式。（1）在紫花苜蓿和玉米间作种植体系中，二者株高不同，对光能的利用有差别，体现了群落的______结构。流入植物体内的能量，除呼吸作用以热能形式散失外，另一部分用于____________________________________。

“能流图”巧解物理中的无穷过程问题

能流图巧解物理中的无穷过程问题熊高云(江西省南康中学北校区ꎬ江西赣州３４１４００)摘㊀要:高考物理压轴试题中涉及无穷多过程的问题ꎬ物理过程之多并伴随能量变化ꎬ要求学生在有限时间内分析清楚ꎬ难度极大.对这些无究过程ꎬ用运动学公式或图像研究起来非常困难ꎬ但是从能量角度分析ꎬ无论过程多复杂或多少个过程都满足能量守恒ꎬ这一特点与运动细节无关ꎬ也没有任何条件限制ꎬ只需要关注其中一至二个过程中能量的流动(转化)情况ꎬ即能使复杂运动问题简单化ꎬ下面分别以一道高考试题和一道模拟试题为例来说明用能流图处理无穷过程问题.关键词:能流图ꎻ高考压轴题ꎻ能量守恒ꎻ无穷过程中图分类号:Ｇ６３２㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１００８－０３３３(２０２３)２８－０１０１－０３收稿日期:２０２３－０７－０５作者简介:熊高云(１９８３.２－)ꎬ男ꎬ江西省丰城人ꎬ本科ꎬ中学高级教师ꎬ从事高中物理教学研究.㊀㊀例１㊀(２０２１年湖北八省模拟试题)如图１所示ꎬ两倾角均为θ的光滑斜面对接后固定在水平面上ꎬＯ点为斜面的最低点ꎬ一个小物块从右侧斜面上高为Ｈ处由静止滑下ꎬ在两个斜面上做往复运动ꎬ小物块每次通过Ｏ点时都会有动能损失ꎬ损失的动能为小物块当次达到Ｏ点时动能为５％ꎬ小物块从开始下滑到停止的过程中运动的总路程(㊀㊀).图１㊀例１题图Ａ.４９Ｈｓｉｎθ㊀Ｂ.３９Ｈｓｉｎθ㊀Ｃ.２９Ｈｓｉｎθ㊀Ｄ.２０Ｈｓｉｎθ答案:Ｂ解析㊀画出能流图如图２所示.图２㊀能流图由能流图可得小物块通过的总路程为ｓ＝ｓ１＋ｓ２＋＋ｓｎ１０１＝Ｈｓｉｎθ＋０.９５Ｈｓｉｎθˑ２＋０.９５２Ｈｓｉｎθˑ２＋＋０.９５(ｎ－１)ｓｉｎθˑ２解得ｓ＝３９Ｈｓｉｎθ故选Ｂ.例２㊀(２０２０山东物理１８题)如图３所示ꎬ一倾角为θ的固定斜面的底端安装一弹性挡板ꎬＰ㊁Ｑ两物块的质量分别为ｍ和４ｍꎬＱ静止于斜面上Ａ处.某时刻ꎬＰ以沿斜面向上的速度ｖ０与Ｑ发生弹性碰撞.Ｑ与斜面间的动摩擦因数等于ｔａｎθꎬ设最大静摩擦力等于滑动摩擦力.Ｐ与斜面间无摩擦ꎬ与挡板之间的碰撞无动能损失.两物块均可以看作质点ꎬ斜面足够长ꎬＱ的速度减为零之前Ｐ不会与之发生碰撞.重力加速度大小为ｇ.(１)求Ｐ与Ｑ第一次碰撞后瞬间各自的速度大小ｖＰ１㊁ｖＱ１ꎻ(２)求第ｎ次碰撞使物块Ｑ上升的高度ｈｎꎻ(３)求物块Ｑ从Ａ点上升的总高度Ｈꎻ(４)为保证在Ｑ的速度减为零之前Ｐ不会与之发生碰撞ꎬ求Ａ点与挡板之间的最小距离ｓ.图３㊀例２题图解析㊀分析题干可知:μ＝ｔａｎθ可知ꎬＱ刚好能静止在斜面上[１](１)Ｐ与Ｑ的第一次碰撞ꎬ取Ｐ的初速度方向为正方向ꎬ由动量守恒定律得ｍｖ０＝ｍｖＰ１＋４ｍｖＱ１①由机械能守恒定律得１２ｍｖ２０＝１２ｍｖ２Ｐ１＋１２４ｍｖ２Ｑ１②联立①②式得ｖＰ１＝－３５ｖ０③ｖＱ１＝２５ｖ０④故第一次碰撞后Ｐ的速度大小为３５ｖ０ꎬＱ的速度大小为２５ｖ０[２](２)分析过程:碰撞前总动能:Ｅ＝１２ｍｖ２０第一次碰撞后Ｐ的动能:１２ｍｖ２Ｐ１＝９５０ｍｖ２０＝９２５Ｅ第一次碰撞后Ｑ的动能:１２ˑ４ｍｖ２Ｑ１＝１６５０ｍｖ２０＝１６２５Ｅ碰撞后Ｑ的运动:由于４ｍｇｓｉｎθ＝μˑ４ｍｇｃｏｓθꎬ则Ｑ从碰撞后到静止过程中ꎬＱ的初始动能一半转化为重力势能ꎬ一半转化为热能ꎻ碰撞后Ｐ的运动:由于Ｐ碰撞后向下运动ꎬ由题意可知ꎬ当Ｐ回到Ａ点时的速度大小仍为ｖＰ１ꎬＰ继续向上运动到即将与Ｑ第二次碰撞ꎬ此过程中由于Ｑ㊁Ｐ两物体的初㊁末位置相同ꎬ且Ｑ的质量为Ｐ的四倍ꎬ则此时Ｑ的重力势能为Ｐ的四倍[３]ꎬ画出第一次碰撞过程中的能流图如图４所示.图４㊀第一次碰撞过程中的能流图第二次碰撞前的总动能:Ｅᶄ＝７２５Ｅ２０１Ｐ与Ｑ的第二次碰撞ꎬ取Ｐ的初速度方向为正方向ꎬ由动量守恒定律得ｍｖＰ１＝ｍｖＰ２＋４ｍｖＱ２①由机械能守恒定律得１２ｍｖ２Ｐ１＝１２ｍｖ２Ｐ２＋１２４ｍｖ２Ｑ２②联立①②式得ｖＰ２＝－(３５)２ｖ０③ｖＱ２＝２５ˑ３５ｖ０④故第一次碰撞后Ｐ的速度大小为９２５ｖ０ꎬＱ的速度大小为６２５ｖ０ꎬ同理画出第二次碰撞过程中的能流图如图５所示图５㊀第二次碰撞过程中的能流图依次推理分析可知每个碰撞过程中的初始动能:Ｅ㊁７２５Ｅ㊁(７２５)２Ｅ (７２５)ｎ－１Ｅ每个过程Ｑ增加的势能:８２５Ｅ㊁８２５ˑ７２５Ｅ㊁８２５ˑ(７２５)２Ｅ８２５ˑ(７２５)ｎ－１Ｅ依题意有８２５ˑ(７２５)ｎ－１Ｅ＝４ｍｇｈｎ解得ｈｎ＝ｖ２０２５ｇ(７２５)ｎ－１(ｎ＝１ꎬ２ꎬ３ )(３)物块Ｑ从Ａ点上升的总高度Ｈ＝ｖ２０２５＋ｖ２０２５(７２５)１＋ｖ２０２５(７２５)２＋＋ｖ２０２５(７２５)ｎ－１解得Ｈ＝ｖ２０１８ｇ[１－(７２５)ｎ]当ｎң¥时Ｈ＝ｖ２０１８ｇ(４)设Ｑ第一次碰撞至速度减为零需要的时间为ｔ３ꎬＰ第一次碰撞后向下运动的时间为ｔ１ꎬＰ从Ａ向上运动到与Ｑ发生碰撞的时间为ｔ２ꎬ则有２ｔ１＋ｔ２ȡｔ３对Ｐ有ｓ＝ｖＰ１ｔ１＋１２ｇｓｉｎθ ｔ２１且有ｖ２０２５ｓｉｎθ＝ｖＰ１ｔ２－１２ｇｓｉｎθ ｔ２２对Ｑ有０＝ｖＱ１－(ｇｓｉｎθ＋μｇｃｏｓθ)ｔ３联立代入数据得ｓ＝(８７－１３)ｖ２０２００ｇｓｉｎθ通过以上两道试题的分析可以发现ꎬ利用能流图的方式解决此类问题时能使无穷过程的分析更加简单ꎬ只要分析一到二个周期性的运动ꎬ就能找出其运动过程中的能量流动情况[４]ꎬ从而找到相应的规律ꎬ再利用相应的公式进行解题.希望用能流图解决无穷过程问题的方法能够帮到您.参考文献:[１]赵晶ꎬ班月童ꎬ孟秀兰高考物理压轴题中考生运用能量观念解决物理问题的障碍分析:以２０１９年全国高考理综Ⅰ卷第２５题为例[Ｊ].物理教学ꎬ２０１９ꎬ４１(１２):６０－６４ꎬ３２.[２]许慧.高中物理能量相关知识的教学研究[Ｄ].苏州:苏州大学ꎬ２００８.[３]陈德志.探究运用能量守恒定律解决高中物理问题的方法[Ｊ].广西教育ꎬ２０１７(０６):１６２－１６３.[４]徐逢.能量转化和守恒定律在高中物理教学中的意义[Ｊ].中国多媒体与网络教学学报(下旬刊)ꎬ２０２１(０３):１７７－１７８.[责任编辑:李㊀璟]３０１。

热泵的低位热源和驱动能源

第3章热泵的低位热源和驱动能源基本概念♦ 被热泵吸收热量的物体一般称为热泵的低温热源，术语为源。

接受热泵所供出热量的物体一般称为热用户，即为热泵的高温热源，术语为汇。

根据热力学第二定律，热泵使热量由源到汇是由热泵的驱动装置带动工作机来完成的。

♦ 热泵的驱动能源是指热泵驱动装置所使用的高位能源。

目前，热泵常使用的驱动能源有一次能源（如天然气，水电等）和二次能源（火电、城市燃气、燃油、柴油等）。

其中，电能是主要的驱动能源。

♦ 空气是一般用途热泵最常见的热源。

但空气作为热泵的低位热源也有缺点：（1）室外空气的状态参数随地区和季节的不同而变化，这对热泵的供热能力和制热性能系数影响很大；（2）当室外换热器表面温度低于周围空气的露点温度且低于0℃时，换热器表面就会结霜，结霜后热泵的制热性能系数下降，机组的可靠性降低，室外换热器热阻增加，空气流动阻力增加；（3）空气的热容量小，为了获得足够的热量时，需要较大的空气量。

♦ 水是一个优良的引人注目的低温热源。

目前，在热泵系统中常选用地下水（浅井、深井、泉水、地热尾水等）、地表水（河水、湖水、海水等）、生活废水和工业废水作为低温热源。

以水为源的热泵称为水源热泵。

♦ 选用地下水作为热泵的低温热源时，应注意以下几点：（1）我国地下水分布的不均匀性；（2）含水层的渗透性；（3）地下水的温度；（4）地下水的水质；（5）我国地下水超采现象严重，已引起一些地质灾害问题。

♦ 选用地表水作为热泵低位热源时，应注意地表水特点对热泵系统的影响。

地表水的特点如下：（1）江河水流量变化大；（2）河流水温的变化；（3）河流含沙量大；（4）河流天然水质差异明显；（5）热泵长期不停地从河水或湖水中采热，对河流或湖泊的生态的影响有待于在今后长期运行实践中取得经验。

♦ 选用海水作为热泵低位热源的特殊性主要有：（1）近海域海水水温会因地、因时而异，同时海洋水温也会随着其深度的不同而异；（2）海水含盐量高，海水源热泵系统与设备的防止海水腐蚀问题十分重要；（3）海洋生物会造成取水构筑物、管道和设备的堵塞，并不易清除；（4）海水取水构筑物在设计时，应充分注意到潮汐和海浪的影响；（5）取水口应避开泥沙可能淤积的地方，最好设在岩石海岸、海湾或防波堤内。