3第三章 - 热力学基本分析方法-毕月虹

Wi Wa 1 W0 W0
式中：W0 ——系统的理论作功量； Wa——系统有效输出功。
由于熵概念的抽象和熵的定义颇难理解等 原因，致使这种方法至今未能被工程技术 界所普遍应用。
三、火用分析方法
对于二定律 火用方程： 火用效率：
E x,sup E x,ef E x,loss
W1 W1,i T0 S i
i 1 i 1 n n
式中：W1 ——能量系统中不可逆过程所引起的作功能力损失； W1,i ——子系统的作功能力损失； S i ——子系统i的熵增； T0 ——环境温度。
依据热力学理论，各种过程的熵增均可以计算，因而 由若干过程所组成的子系统的熵增，以及由若干子系 统所组成的系统的熵增均可计算。相应地，对于一个 能量系统，就可以计算出各子系统及整个系统作功能 力的损失，并据此进行能量分析，这就是熵分析法。 子系统的作功能力损失率为：
由焓分析法可以找出用能系统中热损率最 大的薄弱环节和部位，为改进设备的用能 状况提供技术依据。
二、熵分析方法
从指导用能实践的观点看，热力学第二定律的意义在于 指出了过程的不可逆性必然导致作功能力的损失，而孤 立系统的熵增是过程不可逆性的量度。这样，就把孤立 系统的熵增与作功能力的损失联系了起来，并由热力学 建立了熵分析法的数学描述：
四、三种分析方法比较
①焓分析只是反映了能的数量大小，而未考虑能在 质方面的差别，也就是把不同质的能视为“等价” 的。显然，这是与能的实际效用不相符合的。熵分 析及火用分析与焓分析的根本区别在于它确认了不 同能之间所具有的质的差别，同时体现了能的量与 质两方面的客观属性，因而更具科学性、准确性； ②火用分析与熵分析同是热力学第二定律分析法， 二者结果虽相同，但工程上普遍采用火用分析法而 不采用熵分析法，主要原因在于，前者是对能质的 直接描述，易于理解，火用值还比熵值便于计算， 给实际分析和工程应用带来了很大方便，从工程的 角度看，这是一个很重要的优点。
ex
E x ,ef E x ,sup
1
E x ,loss E x ,sup
式中：Ex,sup—供给；Ex,ef—有效；Ex,loss—损失；ηex—火用效率。
火用分析特色
（1）不同品质的能量都取其火用值进行平衡分析，这就充分考虑了 能量的品质对实际利用的影响，兼顾了能量与能质的各自作用。 （2）火用分析同时给出了外部与内部损失分布，从而可以准确地指 出最大火用损部位或环节，为全面辨识系统的用能薄弱环节提供了 依据；能量平衡法只能给出外部损失，而在很多情况下外部损失不 一定是主要损失，由此可能引起对用能薄弱环节判断的失误，甚至 导致错误的用能政策。
第三章
热力学基本分析方法
热力学能分析：应用能的传递和转换理论（热一 、二定律）分析用能过程的合理性和有效性。 合理性：用能方式是否符合科学原理； 有效性：用能的效果，即能被有效利用的程度。
一、焓分析方法
实际上是热力学第一定律分析方法，它是运用热平 衡原理，以热效率为基本准则，分析及评价用能设备和 系统能量有效利用状况的方法，鉴于分析时对某些能量 项以焓值表示，习惯上也称焓分析法。 倘若分析对象仅有热能和机械能，如对锅炉、加热炉、 热机的定量分析，则也可称为热平衡分析方法。
基本内容
（1）依据能量系统热力学模型，进行系统的能量平衡； （2）依据能量平衡，计算热效率，用以评价用能系统的 优劣； （3）计算各项热损失，以获得用能系统热损率的分布。
对于一定律 能量方程： Esup Eef Eloss
Eef Esup Eloss Esup
用能效率：
e
1
式中： Esup——供给能； Eloss——损失能； ηe——用能效率。
W1,i

W1,i W1

W
W1,i
W
1,i

n
1,i
1
i 1
子系统的熵增率为：
Si

Si Si S Si
由系统中各子系统作功能力损失率及熵增 率的分布可以找出系统中作功能力损失率 最大的薄弱环节和部位。
热力学第二定律效率
——系统用能状况的评价准则