用辩证的观点探索(火用)经济学基础理论

基于科学发展的辩证法,阐述了(火用)经济学理论结构,提出依赖于时间和空间的(火用)价值传递微分方程.该方程不仅能详细地描述(火用)价值传递信息,而且可满足(火用)经济学理论分析和实际应用的需要.(火用)传递方程和(火用)价值传递方程构成了(火用)分析和(火用)经济分析及优化的理论基础,代数方程仅是传递方程应用于系统或单元的特例.基于此,本文引入了关于(火用)、(火用)流及(火用)损计价的三个定理.     

能量系统热力学分析优化方法发展趋势

本文从热力学分析方法的产生和发展过程及其应用于能量系统节能优化的角度,说明了热力学分析方法发展的不同阶段。从热力学第一、第二定律分析到(火用)经济学以及环境(火用)经济学分析等方法的应用,综合考察了能量系统热力学完善性、经济可行性以及经济环境发展的可持续性。     

火积传递方程及其应用

火积是描述传热能力的物理量, 在热量传递过程中伴随火积的传递, 热量在传递过程中守恒,火积并不守恒, 因而火积必定有其独特的传递规律. 基于火积定义及其传递的思想, 导出了描述多组分黏性流动体系(包含热传递、对流、质量传递和化学反应过程)的火积传递方程, 它描述了该体系传热过程中火积的传递规律. 给出了火积流及其火积耗散的表达式, 并分析了其物理机制. 进而讨论了火积传递方程在稳态对流传热过程中优化传热的理论和方法, 从不同侧面应用稳态过程 传递方程得到了火积耗散极值原理和最小热阻原理, 给出了对单组分体系稳态对流传热和稳态导热过程应用的例证.     

卡诺制冷机的最佳输出率

在制冷机的有限时间热力学理论中,应用(火用)概念和(火用)方法有助于对制冷机用能过程特点的深入了解.然而至今还用得甚少,有必要进一步提倡和开展研究.本文导出了工作于T_H和T_L(T_H>T_L)两温度热源间受热阻影响的内可逆卡诺制冷机的最佳(火用)输出率(?)与制冷系数ε间的关系为     

(火积)耗散与热力学过程的不可逆性

分析了(火积)耗散与热量传递、功热转换、自由膨胀、等温物质扩散等热力学过程不可逆性之间的关系.研究表明,对于功热转换、自由膨胀和等温物质扩散3种不可逆过程,均存在熵产而不存在(火积)耗散,因此(火积)耗散不能反映这些过程的不可逆性.对于热量传递过程,熵产和耗散同时存在,表明(火积)耗散只能反映与热量传递过程相关的不可逆性.进一步,对内可逆热力学循环的不可逆性进行了分析.由于内可逆循环将所有的不可逆性归结为工质与热源之间传热过程的不可逆性,因此(火积)耗散能反映这一类循环的不可逆性.以内可逆卡诺循环为例进行了计算验证.     

微观状态数与可用(火积)的关系

基于(火积)与微观状态数的关系式,针对热量用于加热或冷却物体以及用于做功两种物理过程,讨论了传递可用(火积)、传递不可用(火积)、转换可用(火积)、转换不可用(火积)与微观状态数的关系.研究发现,热量用于加热或冷却物体时,如果系统内微观状态数的增大源于其内能的增大,则传递可用(火积)将增大;如果系统微观状态数的增大由系统内自发传热过程引起,则传递可用(火积)将减小.对于热量用于做功的情况,如果系统内微观状态数的增大是由内能增大引起的,则转换可用(火积)与转换不可用(火积)都将增大;如系统微观状态数的增大由系统内自发传热过程引起,则转换可用(火积)将减小,转换不可用(火积)增大.     

开口热力学系统的(火积)分析

(火积)是近年提出以描述热量传递能力的物理量.将(火积)的概念拓展应用于涉及做功的开口热力学过程的分析.定义了焓(火积)的概念,基于该定义发展了开口系统的(火积)平衡方程,并给出了开口热力学系统中的"(火积)损失"的概念.应用(火积)平衡方程,对空气标准循环进行了分析和讨论.研究表明,当工质吸收的热量来自燃料燃烧反应时,(火积)损失速率可以描述循环净输出功率的变化;当工质吸收的热量来自高温热流体加热时,则系统的最大(火积)损失速率和最小熵产速率均对应于循环的最大输出功率.因此,(火积)损失是一个可以描述空气标准循环性能的参数.     

(火用)价值传递微分方程及其应用

审视了(火用)经济学的理论结构, 提出了基于时间和空间的(火用)价值传递微分方程.(火用) 传递方程和(火用)价值传递方程构成(火用)分析和(火用)经济分析与优化的理论基础. 应用(火用)价值传递方程并结合(火用)传递方程, 论证了3个(火用)经济学定理, 可以解决有关(火用)、(火用)流及(火用)损率计价问题.     

和能

当前能源问题已成为突出的世界性问题,要解决它无非两条途径:开发新能源和节能。在节能问题上,目前亟需加强基础理论研究。《(火用)和能》一文介绍了热力学和能源科学领域中出现的新概念——(火用),并从(火用)和能的关系上,讨论了能量转换的基本规律,分析了合理利用能量的基本原则,有一定的参考价值。     

周口店第1地点用火的磁化率和色度证据

针对周口店北京猿人遗址是否存在原地用火证据的争议,对遗址第1地点第4堆积层(据贾兰坡1959划分方案)中新发现的疑似用火遗迹进行系统野外采样以及磁化率和色度测量.结果显示,部分疑似用火区沉积物的磁化率、红度均显著异常,磁化率值较周围沉积物高出22倍,红度高出近3倍.高磁化率值和高红度值分别由高温作用过程中新生成的细粒磁铁矿和赤铁矿颗粒引起.漫反射光谱分析表明,疑似用火区沉积物的赤铁矿-针铁矿组成与平面其他部位及第2,3地点自然样品显著不同.磁化率随温度变化特征进一步揭示出疑似用火区沉积物很可能经历了700℃以上的加热,而自然火一般无法达到如此高的温度.这些磁性、色度异常的沉积物很可能受到人类控制用火的作用,但其为原地用火区堆积还是曾经历再搬运,还需要进一步研究.     

换热器参数优化中的熵产极值和火积耗散极值

以“仅以传递热量为目的”和“参与不可逆布雷顿循环”的逆流换热器为例, 比较了熵产极值准则和火积 耗散极值准则在换热器参数优化问题中的适用性. 对参与热功转换的换热器, 换热器的热力学优化准则取为熵产极值较好; 对只参与热量传递的换热器, 换热器参数优化准则取为火积 耗散极值更合适. 对流体温度变化不剧烈的换热器, 两种优化准则趋于一致.     

功熵与功(火用)

类似于克劳修斯采用由3个等温过程和3个绝热过程组成的可逆热转功循环,建立热向功转换与热量从高温向低温转换的等价定律,并导出克劳修斯等式和熵的方法.本文采用由3个等压过程和3个等容过程组成的可逆功转热循环,建立了功向热转换与功量从高压向低压转换的等价定律,导出了逆循环等式和功熵,并推广至任意可逆的逆循环.系统的体积就是功熵,它是逆循环的核心物理量.类似于(火用)的定义和表达式,定义了新的物理量——功(火用),并借助于逆p-V循环导得了它的表达式.而后阐明了功熵和功(火用)的物理意义,并与热熵和热(火用)的物理意义进行对比.最后介绍了它们在可逆过程性能分析中的应用.     

(火积)理论及其应用的进展

(火积)和(火积)耗散极值原理的提出,为传热优化开辟了新的方向.回顾了(火积)理论的产生与发展过程,从导热、对流换热、辐射传热、换热器设计、传质等方面介绍了(火积)理论的研究进展.重点围绕(火积)耗散率与熵产率的异同点比较分析、(火积)耗散极值原理与有限时间热力学相结合、(火积)耗散极值原理与导热构形优化相结合、(火积)耗散极值原理与对流构形优化相结合等四个方面,阐述了(火积)耗散极值原理的科学性.     

基于(火积)守恒方程的可逆热力循环(火积)分析及其应用

将(火积)分析应用于热力循环性能的分析和优化中.首先在可逆热力过程和热力循环的分析中提出了热(火积)流和功热(火积)流的概念,并建立了相应的(火积)守恒方程.其次通过对可逆热机热泵联合循环中(火积)守恒的分析表明,与通常的热泵循环不同,热机-热泵联合循环的功能类似于电学中的变压器(电压变换器),因此可把此类联合循环称之为变温器或温度变换器.此外,取决于联合循环热源的温度,在某些条件下联合循环必须向环境输出功热(火积)流,从而降低联合循环的性能;而在另外一些条件下则可以从环境吸收功热(火积)流,从而提高联合循环的性能.最后,基于热质理论指出了热(火积)实际上是热质能的简化表达式,因而热(火积)流和功热(火积)流则分别是热质能流和功热质能流的简化表达式,它们实际上都是相对性能量.因此,类似于电压变换器中电能与磁能满足能量守恒定律,热机热泵联合循环中不仅热量和功量满足能量守恒定律,热(火积)流和功热(火积)流还满足相对性能量守恒定律,从而(火积)分析方法可用于分析可逆热力循环的性能,而熵分析及?分析方法则无法分析可逆热力循环的性能.最后,本文以两种典型的热机-热泵联合循环为例分析了联合循环的性能评价方法.     

孤立系统内传热过程的火积减原理

从热力学第一、第二定律出发, 基于熵的概念, 可以得出孤立系统的熵增原理和孤立系统、定温定容系统等的热平衡判据. 本文基于火积的概念, 得出了孤立系统内传热过程的火积减原理, 发现在孤立系统内的热量传递过程中, 火积总是减小的, 该原理可以视为热力学第二定律在传热过程中的一种表述. 本文还得到了孤立系统和封闭系统的热平衡判据, 即最小火积原理和最小自由火积原理, 发现孤立系统在达到热平衡时系统的火积最小, 而封闭系统在热平衡状态下自由火积最小. 这就表明, 在传热过程中, 火积和熵一样, 都可以作为时间之矢, 指出其发展方向; 而且, 火积也可以用于描述系统的平衡态.     

基于(火积)损失最大的往复式热机最优构型

采用有限时间热力学理论和(火积)理论对一类存在热漏和高温热源热容有限的两热源热机进行研究.寻求模型符合牛顿传热定律时,系统在给定循环周期下系统熵产生最小和(火积)损失最大时的最优构型,并与系统输出功最大时的最优构型对比.分析结果表明:对于无限热容高温热源,热漏是否存在并不改变循环的最优构型;而对于有限热容高温热源,以系统熵产生最小和(火积)损失最大为目标的最优构型与以系统输出功最大为目标的最优构型不完全相同,无热漏时分别以熵产生最小、(火积)损失最大和输出功最大为目标的最优构型均相同,而存在热漏时分别以三者为目标时的最优构型各不相同.     

定量因果原理对变分原理和相互作用的局域性因果原理的统一

满足因果原理是一切科学的基本要求 .因为从物质间相互作用的因果关系来看 ,其间必有物质传递和转换 ,其传递的物质或物质的转换不会凭空增加或减少 .故任意一些量的定量的作用 (因 )必导致相应等量作用 (果 ) ,则有　　　　　　　　ＤＳ -ＣＳ =0 (1)其物理意义是任一类算子Ｄ对集合Ｓ作用 ,其所能出现的真实结果必导致体系满足某一类算子集合Ｃ对Ｓ的作用 ,使ＣＳ与ＤＳ在定量上相等 ,整个过程满足任意一些量的定量作用 (因 )导致相应等量作用 (果 ) ,即满足定量因果原理 .(1)式意义是重大的 ,因表征物理学中基本相互作用规律的规范场是主…     

间接蒸发冷却系统传热传质性能的优化准则

蒸发冷却技术的广泛应用对节能减排有重大意义, 其传热传质过程的性能优化准则是改善蒸发冷却性能的理论基础. 采用火用分析法以及相似文献   

周口店北京猿人用火的可能性

<正>自20世纪20年代以来,周口店北京猿人(北京直立人)被认为是会控制用火的直立人.1929年裴文中等人开始在遗址中注意石器和用火遗迹的收集.1930年德日进等人对上一年发现的部分疑为用火遗迹的标本进行分析,发现其中含有游离碳.基于德日进等人的分析结果,1931年步达生改变了自身此前对北京猿人用火证据的怀疑观点,认为在周口店主堆积中烧过的鹿角和骨骼标本是用火活动的证     

周口店猿人遗址样品“元素碳”浓度及其应用于人类用火证据探究的可能性

元素碳(EC)是燃烧过程必然产生的富碳贫O-H-S-N物质, 穴居猿人长期用火必然在洞内相应地层遗留相当数量EC. 通过化学方法分离EC, 采用元素分析仪及自制系统测定碳含量. 20世纪30年代出土的炉床、近炉床灰烬展品样、第10层3个堆积物样等的EC浓度分别为43.74‰, 1.77‰, 3.88‰, 1.87‰和1.11‰; 洞外第10层相同层位样品以及第4, 7层样品EC浓度均比前者至少降低一个数量级. 上述结果表明: 第10层取样部位可能接近炉床; 更广范围取样, 可能获得与炉床相对应的EC高浓度区. EC测定研究为北京猿人用火新证据寻找带来新希望.