化工节能减排技术教案
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注意：有限温差作用下的传热过程不可逆。不可逆并不是指不能恢复初态，而是指不能在不影响环境的前提下恢复初态。
有限压差的膨胀或自然消失不可逆。
化学不平衡势而引起的混合、化学反应、扩散、渗透和溶解中的物质迁移等过程不可逆。
孤立系统或绝热系统的熵可以增大，或保持不变，但不可能减少。
当孤立系统的熵增大时，说明发生了不可逆变化;孤立系统的熵理想下也可以保持不变，对应着可逆过程;但孤立系统的熵决不能减小。
开关阀门的方式进行流量调节优点：调节迅速方便，流量可连续变化；缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。
（2）采用调节离心泵转速来调节流量。
优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，节能；缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机。
（3）采用不同的叶轮外径。适用于调节幅度大、周期长的调节。比如供暖设施。
《化工节能减排技术》
什么是能量？
狭义上讲：能量是物质运动转换的量度，表征物理系统做功的本领。
广义上讲：“能量是产生某种效果（变化）的能力”。
包括：机械能（如动能、势能、声能等）、热能、电能、辐射能、化学能、核能。
按有无加工转换，可将能源分为三类：
（1）一次能源：自然界中存在的、未经加工或转换的能源。如原煤、石油、天然气、天然铀矿、水能、风能、太阳辐射能、海洋能、地热能、薪柴等。
换热过程中㶲损失量：
可以看出，㶲损失量取决于Baidu Nhomakorabea热流体的温差，而且取决于冷热流体温度的乘积。
要减少传热㶲损失，首先要设法减小传热温差，尤其是低温换热设备，要采用较小的传热温差，以减少㶲损失。高温换热时温差可以大一些，以减少换热面积。
蒸发操作时，采用的热源通常为水蒸气，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了区别，将加热的蒸汽称为加热蒸汽，而由溶液蒸发出来的蒸汽称之为二次蒸汽。
当离心泵安装在一定的管路上时，其所提供的压头与流量必须与管路所需要的压头和流量一致，因此，离心泵的实际工作情况由泵的特性和管路特性共同决定。将离心泵的特性曲线与管路特性曲线绘在一张图上，交点即离心泵的工作点。见下左图。
对离心泵进行流量调节的几种方式：
（1）开关阀门的方式，则是在不改变离心泵工作特性的情况下，通过改变管路特性来改变流量。管路特性曲线，反映流量与管道阻力间的关系。关小阀门，则在同样的压头下减少流量，或者在同样流量下增加压头。见上右图。
平衡状态
在不受外界影响的条件下，系统宏观性质不随时间改变的状态称为平衡状态。
所谓不受外界影响，是指系统与外界没有任何相互作用。平衡状态并不只是简单地不随时间改变的状态。注意区别平衡状态和稳定状态。
在没有外界影响时，系统也不一定处于平衡状态。满足力平衡、热平衡、化学平衡的状态才是热力学平衡状态。
描写系统宏观状态的物理量称为状态参数。状态参数是状态的单值函数，系统的状态一定，其状态参数也一定；状态变了，状态参数也将全部或部分地变化。状态参数具有点函数的性质，即其变化取决于初、终态，而与其间的路径无关。
（2）二次能源：为满足生产工艺或生活上的需要，由一次能源加工转换而成的能源产品。如电、蒸汽、煤气、焦炭、各种石油制品等。
（3）终端能源：通过用能设备供消费者使用的能源。二次能源或一次能源一般经过输送、存储和分配成为终端使用的能源。
节能的途径：
（1）结构节能
我国的单位产值能耗之所以高，除技术水平和管理水平落后外，经济结构不合理也是重要的原因。因而需优化经济结构，包括产业结构、产品结构、企业结构、地区结构等。
二次蒸汽的温位一定低于加热蒸汽，是由于：（1）传热需要一定的温差作为推动力。所以汽化温度必低于加热蒸汽的温度;（2）在一定的压力下，被蒸发的溶液往往含有溶质，溶质的存在造成溶液的沸点升高。
蒸发节能的关键在于对于二次蒸汽能量的利用。按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发。
多效蒸发时，1kg生蒸汽在第一效中约可产生1kg的二次蒸汽，将此1kg二次蒸汽引入第二效又可蒸发约1kg水，即在不考虑热损失的情况下，1kg生蒸汽在进行n效蒸发时，理论上约可以蒸发出n kg水。从而可以大幅度提高蒸汽的能量利用率。但多效蒸发需要的换热面积也会成倍增加，即设备投资会大幅度上升。
（2）管理节能
宏观调控层次：完善法制建设、制定与贯彻合理的经济政策（价格、投资、信贷、税收）
企业经营管理层次：简历健全能源管理机构；建立企业的能源管理制度；合理组织生产；加强计量管理。
（3）技术节能
包括，工艺节能、单元操作设备节能、化工过程系统节能（是指从系统合理用能的角度，把整个系统集成起来作为一个有机的整体对待）和控制节能。
热力系统的基本状态参数为温度、压力和比容，其它的状态参数还有内能、焓、熵和㶲等。
按状态函数的数值是否与物质的数量有关，将其分为广度量（或称广度性质）和强度量（或称强度性质）。
一个系统从某一状态出发，经过过程A到达另一状态，如果有可能使过程逆向进行，并使系统和外界都恢复到原来的状态而不遗留下任何变化，则过程A称为可逆过程。
卡诺热机效率：
㶲即“有效能”，指在周围环境条件下，任一形式的能量中能够转换为有用功的那部分能量。当物系处于自然环境状态时，即物系与自然环境建立了完全热力学平衡时，就不再有任何自发过程发生，因而其㶲值为零。所以，自然环境是㶲的自然零点。
第3章
要减少流体流动的㶲损失，就要尽可能减少流动过程的压力降。流动过程的压力降是由局部阻力损失和沿程阻力损失导致。要减少局部阻力损失，就要求尽可能减少管道上的弯头和缩扩变化，减少阀门等管件的数量。要减少沿程阻力损失，可以适当加大管径(即减小流速)以减少阻力等。
多效蒸发操作蒸汽与物料的流向有多种组合，常见的有：
并流：溶液与蒸汽的流向相同，称并流。
逆流：溶液与蒸汽的流向相反，称逆流。
错流：溶液与蒸汽在有些效间成并流，而在有些效间成逆流。
平流：每一效都加入原料液的方法。
下图的节能方式为“二次蒸汽的再压缩”，即热泵技术。实现时，将二次蒸汽压缩，升温升压至温度高于蒸发温度时，再用作加热蒸汽。常见的二次蒸汽的压缩方式有：机械压缩机压缩和蒸汽动力压缩两种方式。前者用机械压缩机实现，后者用蒸汽喷射器实现。机械压缩式的节能效果更好。
有限压差的膨胀或自然消失不可逆。
化学不平衡势而引起的混合、化学反应、扩散、渗透和溶解中的物质迁移等过程不可逆。
孤立系统或绝热系统的熵可以增大，或保持不变，但不可能减少。
当孤立系统的熵增大时，说明发生了不可逆变化;孤立系统的熵理想下也可以保持不变，对应着可逆过程;但孤立系统的熵决不能减小。
开关阀门的方式进行流量调节优点：调节迅速方便，流量可连续变化；缺点：流量阻力加大，要多消耗动力，不经济。
（2）采用调节离心泵转速来调节流量。
优点：流量随转速下降而减小，动力消耗也相应降低，节能；缺点：需要变速装置或价格昂贵的变速电动机。
（3）采用不同的叶轮外径。适用于调节幅度大、周期长的调节。比如供暖设施。
《化工节能减排技术》
什么是能量？
狭义上讲：能量是物质运动转换的量度，表征物理系统做功的本领。
广义上讲：“能量是产生某种效果（变化）的能力”。
包括：机械能（如动能、势能、声能等）、热能、电能、辐射能、化学能、核能。
按有无加工转换，可将能源分为三类：
（1）一次能源：自然界中存在的、未经加工或转换的能源。如原煤、石油、天然气、天然铀矿、水能、风能、太阳辐射能、海洋能、地热能、薪柴等。
换热过程中㶲损失量：
可以看出，㶲损失量取决于Baidu Nhomakorabea热流体的温差，而且取决于冷热流体温度的乘积。
要减少传热㶲损失，首先要设法减小传热温差，尤其是低温换热设备，要采用较小的传热温差，以减少㶲损失。高温换热时温差可以大一些，以减少换热面积。
蒸发操作时，采用的热源通常为水蒸气，而蒸发的物料大多是水溶液，蒸发时产生的蒸汽也是水蒸气。为了区别，将加热的蒸汽称为加热蒸汽，而由溶液蒸发出来的蒸汽称之为二次蒸汽。
当离心泵安装在一定的管路上时，其所提供的压头与流量必须与管路所需要的压头和流量一致，因此，离心泵的实际工作情况由泵的特性和管路特性共同决定。将离心泵的特性曲线与管路特性曲线绘在一张图上，交点即离心泵的工作点。见下左图。
对离心泵进行流量调节的几种方式：
（1）开关阀门的方式，则是在不改变离心泵工作特性的情况下，通过改变管路特性来改变流量。管路特性曲线，反映流量与管道阻力间的关系。关小阀门，则在同样的压头下减少流量，或者在同样流量下增加压头。见上右图。
平衡状态
在不受外界影响的条件下，系统宏观性质不随时间改变的状态称为平衡状态。
所谓不受外界影响，是指系统与外界没有任何相互作用。平衡状态并不只是简单地不随时间改变的状态。注意区别平衡状态和稳定状态。
在没有外界影响时，系统也不一定处于平衡状态。满足力平衡、热平衡、化学平衡的状态才是热力学平衡状态。
描写系统宏观状态的物理量称为状态参数。状态参数是状态的单值函数，系统的状态一定，其状态参数也一定；状态变了，状态参数也将全部或部分地变化。状态参数具有点函数的性质，即其变化取决于初、终态，而与其间的路径无关。
（2）二次能源：为满足生产工艺或生活上的需要，由一次能源加工转换而成的能源产品。如电、蒸汽、煤气、焦炭、各种石油制品等。
（3）终端能源：通过用能设备供消费者使用的能源。二次能源或一次能源一般经过输送、存储和分配成为终端使用的能源。
节能的途径：
（1）结构节能
我国的单位产值能耗之所以高，除技术水平和管理水平落后外，经济结构不合理也是重要的原因。因而需优化经济结构，包括产业结构、产品结构、企业结构、地区结构等。
二次蒸汽的温位一定低于加热蒸汽，是由于：（1）传热需要一定的温差作为推动力。所以汽化温度必低于加热蒸汽的温度;（2）在一定的压力下，被蒸发的溶液往往含有溶质，溶质的存在造成溶液的沸点升高。
蒸发节能的关键在于对于二次蒸汽能量的利用。按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发。
多效蒸发时，1kg生蒸汽在第一效中约可产生1kg的二次蒸汽，将此1kg二次蒸汽引入第二效又可蒸发约1kg水，即在不考虑热损失的情况下，1kg生蒸汽在进行n效蒸发时，理论上约可以蒸发出n kg水。从而可以大幅度提高蒸汽的能量利用率。但多效蒸发需要的换热面积也会成倍增加，即设备投资会大幅度上升。
（2）管理节能
宏观调控层次：完善法制建设、制定与贯彻合理的经济政策（价格、投资、信贷、税收）
企业经营管理层次：简历健全能源管理机构；建立企业的能源管理制度；合理组织生产；加强计量管理。
（3）技术节能
包括，工艺节能、单元操作设备节能、化工过程系统节能（是指从系统合理用能的角度，把整个系统集成起来作为一个有机的整体对待）和控制节能。
热力系统的基本状态参数为温度、压力和比容，其它的状态参数还有内能、焓、熵和㶲等。
按状态函数的数值是否与物质的数量有关，将其分为广度量（或称广度性质）和强度量（或称强度性质）。
一个系统从某一状态出发，经过过程A到达另一状态，如果有可能使过程逆向进行，并使系统和外界都恢复到原来的状态而不遗留下任何变化，则过程A称为可逆过程。
卡诺热机效率：
㶲即“有效能”，指在周围环境条件下，任一形式的能量中能够转换为有用功的那部分能量。当物系处于自然环境状态时，即物系与自然环境建立了完全热力学平衡时，就不再有任何自发过程发生，因而其㶲值为零。所以，自然环境是㶲的自然零点。
第3章
要减少流体流动的㶲损失，就要尽可能减少流动过程的压力降。流动过程的压力降是由局部阻力损失和沿程阻力损失导致。要减少局部阻力损失，就要求尽可能减少管道上的弯头和缩扩变化，减少阀门等管件的数量。要减少沿程阻力损失，可以适当加大管径(即减小流速)以减少阻力等。
多效蒸发操作蒸汽与物料的流向有多种组合，常见的有：
并流：溶液与蒸汽的流向相同，称并流。
逆流：溶液与蒸汽的流向相反，称逆流。
错流：溶液与蒸汽在有些效间成并流，而在有些效间成逆流。
平流：每一效都加入原料液的方法。
下图的节能方式为“二次蒸汽的再压缩”，即热泵技术。实现时，将二次蒸汽压缩，升温升压至温度高于蒸发温度时，再用作加热蒸汽。常见的二次蒸汽的压缩方式有：机械压缩机压缩和蒸汽动力压缩两种方式。前者用机械压缩机实现，后者用蒸汽喷射器实现。机械压缩式的节能效果更好。