能源转换与利用课后题答案

能源转换与利用课后题答案

2-4.温度火用均为正值，为什么开口体系的压力火用有负值，而闭口体系的压力火用均为正值？

1. 温度火用：

高温物质的火用()⎥⎦

⎤⎢⎣⎡

---=000ln 1T T T T T T T c e p xT 0T T > 00>-∴T T 0ln 10

0>--T T T T T 0>∴xT e 低温物质的火用()()000s s T h h e x ---=

根据热力学第二定律，要求低于环境的温度，需要消耗外部一定的能量，所以从可逆过程看，将它恢复到环境状态时，也应具有一定对外做功的能力，即具有正的火用值。

2. 压力火用： 开口系统的压力火用：0

0ln P P RgT e xp =，当0P P <时，xp e 为负值，这是因为对压力低于环境压力的工质，流入环境状态内时，必须消耗外功，故压力火用为负值。 闭口系统的压力火用：⎥⎦⎤⎢⎣

⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=0001ln P P P P nRT E xp ，当0P P =时，压力火用为0，当0P P ≠时，无论0P P >还是0P P <，xp E 始终为正值。这是因为对真空空间来说，由于造成真空空间也需要消耗能量，由于它与环境存在压差，是其体从环境流入真空容器的过程中，同样也可以做出功。

2-5热量火用均为正值，为什么潜热火用有负值？ 潜热火用⎪⎭

⎫ ⎝⎛

-=∆T T e x 01γ，γ为融化或气化时吸收的热量为正值，当0T T >时，x e ∆为负；γ为凝固或液化时放出的热量为负值，当T T <0时，x e ∆为负； ()()T T s s T h h e e e x x x γγ0

001212-=---=-=∆

2-7过程不可逆造成的火用损失如何计算？

根据火用平衡：xsys xout xin E I E E ∆++=int ，所以xsys out xin E E E I ∆--=int

2-8哪些因素影响燃烧火用的损失大小，如何减少燃烧火用的损失？

影响因素：环境因素0T ，燃料低位发热量dw Q ，理论绝热燃烧温度。

减少燃烧火用的损失的方法：降低空气系数，提高空气预热温度。

2-9哪些因素影响传热火用的损失大小，如何减少传热火用的损失？

影响因素：传热温差，环境温度。

减少传热火用的损失的方法：减少传热温差。

2-12什么叫火用效率，与热效率有什么区别和联系？

火用效率是指能量转换系统或设备在进行转换的过程中，被利用或被收益的火用xg E 与支付或耗费的火用xp E 之比，用e η表示，即xp xg

e E E =η

火用效率与热效率有本质的不同。火用效率是以火用为基准，各种不同形状的能量的火用是

等价的，而热效率只记及能量的数量，不管能量品味的高低。但是它与火用效率'e η有一定

的内在联系。以动力循环为例'e t ηληθ=（t η：热效率，'e η：火用效率，θλ：热量的能级）

3-2采用各种提高蒸汽动力循环火用效率的措施，其主要根据是什么？

提高蒸汽吸热平均温度

3-5采用热电联产有那几种方式？各有什么优缺点？

① 背压气热电联产系统：

优点：他在额定负荷下具有很高的经济性，是能源得到阶档利用

缺点：要求电负荷与热负荷完全匹配，应变能力差

② 抽气式热电联产系统：

优点：它的调节灵活可靠性较高，没有热负荷时照常可以发电，能过适应用户在一定范围内的波动，是我国热电厂主要采用的机组方式

缺点：抽汽机组的汽轮机流通部分要考虑汽量有较大变动范围，故它的循环效率低。 3-8什么是热泵，具体如何实现利用低温区的热能？

热泵是一种能使热量从低温物体转移到高温物体的能量利用装置

压缩式热泵：热沸点工质通过压缩机压缩消耗外功，使工质的压力和温度升高。由于它的温度高于供热所需的温度TH ，让他通过冷凝器向室内供出热量而本身被冷凝，然后通过膨胀阀节流降后，同时温度也降低。

吸收式热泵：由吸收剂和工质组成的溶液于发生器置中。当高温热源对发生器中的溶液进行加热时，由于工质容易汽化，再发生气中产生一定压力的水蒸气。发生器起到压缩机的作用，工质在冷凝器中放热，经济节流阀降压、降温后，在蒸发器中从低温热源吸热，在蒸发器中蒸发的低压蒸气送至吸收器中，再次被吸收剂吸收后的稀溶液送回发生器循环使用。 4-1什么叫当量热值，什么叫等价热值，二者有何关系？

答：当量热值是一个单位实物量能源在理论之上含有的能量。等价热值是按生产一个单位实物量的二次能源所消耗的一次能源数量。当量热值n d 与等价热值n D 之间的关系：n n D d 2η=，2η为能源转换率。

4-8余热回收率，余热利用率（名词解释）

余热回收率是指在余热回收装置中被回收介质吸收的热量hs Q 占进入余热回收装置的余热资源量zy Q 的百分数

余热利用率是指在余热回收装置中被回收介质吸收的热量ns Q 占进入余热源所在体系供给能量gg Q 的百分数。

4-14蒸汽蓄热器实际是蓄热器还是热水采用这种蓄热器受什么限制？

蓄的是热水，受压力限制

5-2余热锅炉与工业锅炉相比有哪些弱点，相应的需要采取什么措施？

答：1.如果余热锅炉回收的蒸汽是为了一般的供热需要，则不要求太高的蒸汽压力，是以回收尽可能多的热量为目标。当考虑余热蒸汽进行动力回收时，则需要确定恰当的蒸汽温度和压力，以便从蒸汽中回收尽可能多的焓

2.余热锅炉产生的蒸汽量取决于前部设备的生产工艺，不能随用户需要而变动，当用余热锅炉生产的蒸汽单独供用户时，负荷和压力不易控制，因此最好并入蒸汽管网，负荷的变化由供热锅炉来调节

3.余热锅炉的容量大的确定要考虑生产工艺，当余热锅炉作为主要供气源时，在设计时可增设辅助燃烧装置

4.余热锅炉的工作温度较低，对相同蒸发量的锅炉而言，所需传热面积比工业锅炉大，要改善锅炉的传热条件，减少废气在进锅炉前的温降，减少烟道中的吸入冷风

5-4热管的工作原理及组成

答：工作原理：热管的一端与热流体接触，管内的工质受热蒸发，变为蒸汽，管内对应的饱和蒸汽压力提高，产生的蒸汽靠空间内微小的压差经中间传输段流向另一端的冷凝段，在冷凝段内，工质向冷流体放热量，而使管内蒸汽又冷凝成液体，冷凝的液体工质靠吸收液芯的毛细管作用又回流到蒸发段，继续重复上述过程。

组成：1.两端密封的容器多数做成圆管状2.由多孔材料构成的吸液芯，覆盖在器壁内表面3.容器内充有一定数量的工作液体及其蒸气

5-6热管的工作液体如何确定？什么叫与管壳材料的相容性？

答：1.对热管工作液体的要求，除热输送能力要大，潜热大，热导率高，粘性小，表面张力大等，此外，还要求热稳定性能好，与吸液芯及壳体材料有良好的相容性，工作温度下的蒸汽压力不宜过高

2，相容性是指工作液不与管材发生化学或电化学反应而产生不凝结气体的性质

5-8热管换热器为什么可以有高的换热性能/？它适用于什么场合的换热？

答：1.由于热管是管工质相变进行热量的中间传递，热段与冷段内工质的温差很小，而且相变潜热很大，因此热管相当于一个导热能力很强的导热体，远远超过金属棒的导热能力2.气体与气体交换

闪蒸：高压热水如果突然扩容·降低，则一部分水会汽化成蒸汽，这种过程称为闪蒸

火用：在一定环境条件下，通过一系列的变化（可逆过程），最终达到与环境处于平衡时所能做出的最大功，或者说这种能量在理论上能够可逆地转换为功的最大数量，称为该能量中具有的可用能，用Ex表示

换热器的分类：（1）高温换热器（2）余热锅炉(3)蓄热式换热器（4）管壳式换热器（5）翅管换热器（6）紧凑式换热器（7）热管换热器（8）流化床式换热器