能量贬值论——热力学定律教学改革的思考(Ⅱ)

能量不仅在数量上具有守恒性，在质量上具有品位性，而且在转换与传递过程中具有贬值性。指出过程的不可逆性必然导致能量品位的降级，过程的推动力愈大，不可逆性程度愈大，导致能量的贬值就越大；通过典型过程能量贬值的分析，阐明了加大推动力来加快过程速率的传统观念是欠科学的；引进有效能损失与有效能效率，建立统一损失尺度与完善性尺度，有利于评价各种热工设备与生产过程的优劣；大力开展有效能衡算法，有利于研究能量的无形损失，全面地反映出用能过程中存在的问题；提出了减轻能量贬值的技术措施，科学地指出了节能的重点与方向。     

有效能分析法及其应用

介绍根据热力学第二定律的有效能分析法,它的发展及应用。运用有效能分析法,分析计算了大型合成氨装置蒸汽动力系统各个部分及各主要蒸汽透平的有效能效率,给出了Kellogg和TEC装置中这个系统的有效能能流图,并对比了它们的热力学完善程度。     

燃料乙醇萃取蒸馏工艺的有效能分析

采用有效能分析法对燃料乙醇萃取蒸馏工艺的四个塔进行分析。其中醪塔塔顶常压操作,水蒸汽预热进料,变为塔顶压力50kpa,塔底废醪液预热进料时的有效能效率从33.3% 增加到61%;精馏塔塔顶压力从1atm变为200kpa有效能效率从1.6%增加到64%;萃取精馏塔的萃取剂乙二醇中添加醋酸钾后,有效能效率从原来的25%增大到29%;萃取剂回收塔的有效能效率为25.9%。利用有效能分析法可以清晰的辨别出系统能耗高的位置所在,为进一步制定节能措施指明了方向。     

能量品位论—热力学定律教学改革的思考（Ⅰ）

能量不仅在数量上具有守恒性,而且在质量上具有品位性。在教学中引起新的热力学参数－有效能,并首次提出了比有效能的概念与能量3类11级的科学分类,以描述能量品位的高低,阐明能量在转换与传递过程中的变化规律;指出任何自发过程中,有效能将自动地转变为无效能。有助于了解的无形损失,全面反映用能过程中存在的问题;并有助于加深对热力学抽象概念的理解,进一步赋予热力学定律更加清晰的物理意义和现实意义。     

对锅炉有效能效率提高途径的探讨

本文根据某化学公司一台锅炉的热平衡测试报告,应用热力学第二定律对锅炉进行了热力学分析,明确指出了锅炉运行过程中有效能损耗的部位,证明了这种损耗的数量要比热损失大得多,并提出了减少锅炉有效能损耗,提高锅炉有效能效率的途径。     

农业生态系统能量分析方法研究进展

介绍了农业生态系统能量分析方法的历史与进展,并对能流分析与能值分析两种方法进行了对比.     

基于DSP解耦能流管理的三端口双向DC-DC转换器

提出了一种利用三端口DC-DC转换器控制能流的总体设计方案设计.利用一个PWM的占空比来控制整个系统能量环流,结合DSP的独立控制能流的策略,建立了控制模型.该模型能确保整个系统的能量损失最小且能获得快速的动态控制响应.通过仿真和实验模型验证了整个理论研究的正确性.将本方法应用在混合动力电动车和分布式发电的混合能流管理系统中,能提高容量利用率与工作效率,从而实现合理利用能源的目的.     

以固体燃料为原料的氨合成气制气过程的有效能分析

本文对以固体燃料为原料的固定层煤气炉制半水煤气的过程进行了有效能计算,绘制了过程有效能图,找出了主要有效能损失源,並结合Loppers—Totzak炉的有效能图,对制气过程进行了分析比较。     

大型蒸汽管网降压运行的可行性分析

以热力学理论为基础,结合某大型钢铁企业的实际情况,在满足蒸汽系统安全稳定运行的前提下,对当前运行压力为1.6 MPa低压管网提出降压运行方案.分别对汽源及管网进行降压可行性分析,并做出综合效益评价.结果表明,针对大型蒸汽管网用户普遍用汽压力较低的情况,管网降压运行可有效减少蒸汽在节流减压过程中的能质损失,提高汽源发电负荷,从而提高能源的利用率.     

蒸汽梯级利用技术在大型蒸汽管网系统中的应用

针对目前钢铁企业蒸汽管网系统利用率不高的现实,提出蒸汽梯级利用的方法.对不同参数蒸汽运用热力学原理,采用分析和能分析方法对蒸汽利用过程中减温减压的能质损失、一次使用后高参数蒸汽和冷凝水能量损失进行热力学和经济性分析,提出减少损失的方法,以提高蒸汽利用率.     

一项评价换热器性能的热力学指标

在换热器性能分析与评价中引入了可用能损率的概念，得到了几种典型换热器可用能损率的一般计算式；提出了一项反映换热器可用能损率相对大小的热力学评价指标ＮＬ准则，讨论了流体进口温度比、热容量比、传热单元数及换热器流型对ＮＬ准则数的影响。     

1991年夏一次梅雨锋暴雨的能量研究

利用ＭＭ４模式模拟了１９９１年６月３０日００时～７月２日００时一次大暴雨过程．并将输出结果进行了能量平衡的计算。发现动能及其各收支项主要集中在高层；平均有有效位能问动能转换；散度风动能不足总动能的１％，但起着能量转换的中介作用。在暴雨时期，散度风动能、它的次网格转换、来自有效位能的转换以及其向旋转风动能的转换等均达到最大值，说明散度风动能和暴雨有更为密切的关系。     

管槽内对流换热过程的热力学分析及性能评价

利用热力学第二定律对壁面温度恒定状态下的圆形流道、三角形流道和矩形流道内充分发展区层流对流换热过程进行了研究,得到了熵产数的一般表达式;定义了对流换热过程可用能损率,讨论了入口换热温差、流体温升和流动阻力对可用能损率的影响,并对几种典型流道内对流换热过程的热力学性能进行了比较;同时,从降低可用能损率的角度出发,得到了最小可用能损率所对应的最佳入口换热温差。     

物质平衡条件下封闭系统的可用能

讨论了物质平衡条件下的封闭系统的可用能,表明可用能不是系统本身的属性,而是系统和环境共有的属性。在一定条件下系统的Helmholtz自由能和Gibbs自由能与可用能有关,但二者与可用能不是等同的热力学概念。     

利用土壤源热泵采暖可行性与能效性分析

针对中国北方地区冬季采暖能源消耗日趋增大的问题,提出了采用一种新型的采暖系统--热泵系统进行采暖,并对各种热泵系统进行了分析比较,鉴于北方的气候特点以及地理条件,分析了选择土壤源热泵系统的可行性,并推导了土壤源热泵系统的可用能效率公式,找出了影响可用能效率的因素,通过计算土壤源热泵系统的可用能效率,直观地突出了土壤源热泵的经济性.     

电水动力学强化管内凝结换热的能耗分析

利用电水动力学(EHD)强化换热能耗评价的新方法,对EHD强化水平管内R134a和垂直管内R123凝结换热的实验数据进行分析.结果表明,在给定的实验条件下,热通量相同时,对水平管内R134a,可用能获益系数随着电压的增加而减小;对垂直管内R123,可用能获益系数随着电压的增加而增加.强化系数大并不意味着可用能获益系数大.     

Some characteristics of the atmosphere during an adiabatic process

Some important characteristics of the atmosphere during an adiabatic process are investigated, which include the invariability of atmospheric entropy range and local surface potential temperature, the conservation of the atmospheric mass intervened between any isentropic surface and the ground, and the isentropic surface intersecting with the ground. The analysis shows that the atmospheric reference state (ARS) for investigation on available potential energy (APE) should be defined objectively as the state which could be approached from the existing atmosphere by adiabatic adjustment, and be related to initial atmospheric state before adjustment. For the initial atmosphere state at any time, its corresponding ARS is different from the one at another time. Based on the above-mentioned conclusions, the reference state proposed by Lorenz cannot be obtained physically, so a new conception, the conditional minimum total potential energy, is put forward in order to objectively investigate atmospheric APE.     

介质中的电磁能量密度及其损耗

以电磁场理论为基础,从场与介质相互作用的角度详细分析了介质中电（磁）场能量密度的物理意义,将介质中的电磁能量密度分解为电（磁）场能量密度和介质的极（磁）化能量密度.极（磁）化能量密度决定于极（磁）化强度和外场强度.在交变电（磁）场中产生电磁能量损耗的物理机制是,由于非线性介质中的各种阻尼作用,电（磁）偶极矩跟不上外场的变化而出现弛豫损耗,电磁能量被损耗转换为热能.利用极（磁）化能量密度公式导出在简谐交变外场中电磁能量损耗的平均功率密度表达式,该损耗功率密度与介质的相对介电常数（磁导率）的虚部、外场频率和场强的平方成正比.电磁能量密度时变值分解为场能时变值、极（磁）化能时变值和电磁损耗时变值.     

挤压模具箱式加热炉的性能测试与应用

扼要介绍了一种新型铝型材挤压模具箱式加热炉.在相同试验条件下,与传统电阻式铝型材模具加热炉进行性能试验比较,分别记录两种加热炉在升温与保温过程中温控曲线的变化,及所需的能耗和两种模具炉在保温过程中的热量散失情况.研究结果表明：模具箱式加热炉相比传统模具加热炉,加热效率提高约50%,耗电量降低约57%.模具箱式加热炉具有传热效率高、隔热性能强、加热均匀性好、安全系数高、模具使用寿命延长以及模具损坏率降低等优点,在铝型材加工行业具有较好的应用及推广价值.     

Entransy and entropy revisited

Entransy, a recently developed concept, is the central physical quantity characterizing heat transfer processes not related to heat-to-work conversions. The entransy of an object pertains to the nature of the potential energy of heat in a thermal field and describes its heat transfer ability. In the present study, we revisit this concept, and develop its relationship to state and process quantities. This then enables a direct comparison to the more familiar concept, entropy, the central physical quantity in thermody- namics. The comparison helps to identify the role entransy has in heat transfer processes and highlight under what conditions state and process quantities related to entransy can be distinguished in such processes. As to embody the entransy loss due to work expended between the system and its environment for the irreversible heat conduction in gases, new quantities, available entransy flow and available system entransy are introduced. Both the entransy of solids and the available system entransy of gases are state quantities and their changes correspond to the entransy flow and the available entransy flow respectively. Thus there is no need to stress the difference between process quantity and state quantity in heat transfer.