能量系统热力学分析
大学物理期末复习热学-第一章习题热力学系统的平衡态及状态方程.docx
热学：（10学时，29题） 第一章热力学系统的平衡态及状态方程 1. 在标准状态下，容积为10m x 10m x 3m的房间内空气的质量为多少千克？（空气的平 均摩尔质量是29 x 10_3kg/mol） 2. 截面积为S的粗细均匀的U形管，其中储有水银，高度如图所示。今将U形管的右侧 与大气相通，左侧上端封闭，其屮空气柱的温度为300K。若要使空气柱长度变为60cm,需加热到多少K?己知大气压强保持为75cmHgo 第2题 3. 在矿井入风巷道的某一截面处空气的压强p = 0.9xl05Pa,温度t= 17°C,流速v = 5m/s,该处 截面积S = 8m2,问每秒钟流经该处的空气的质量为多少千克？（已知空气的平均摩尔质量是28.9 x 10-3kg/mol） 4. 一篮球在室温为AC时打入空气，使其达到1,5atm，试计算： ⑴赛球时，篮球温度升高到30°C,这时球内的压强有多大？ （2）在球赛过程中，球被扎破了一个小洞，开始漏气，问当球赛结束后，篮球恢复到室温时，球内剩下的空气是原有空气的百分之几？（篮球体积不变，室内外均为latm）5. 深海潜水员要在四周都是水的压力下呼吸空气，因为在0.2MPa的分压强下的氧气是有 毒的所以在一定的水深以下必须使用特殊的气体混合物。已知海水的密度为p = 1.025 x 103kg/m3,试问： ⑴按照含氧21%的体积百分比计算，在什么深度下空气中氧的分压强等于0.2MPa? （2）在深水作业中使用含3%的氧和97%的氮（体积百分比）的气体混合物，在水深200m吋，这种气体混合物中氧的分压强是多少？ 6. 近代物理学中常用电子伏（eV）作为能量单位，试问在多高温度下分子的平均平动动能
分布式能源系统的热力学分析
分布式能源系统的热力学分析 张海洁 华电分布式能源工程技术有限公司北京100070 【摘要】分布式能源系统，相对于传统的集中供电方式而言，是指分布在用户端的、可独立地输出冷、热、电能的系统。对我国能源系统的发展具有重要意义。文章就分布式能源系统的热力学进行分析探讨。 【关键词】分布式；能源系统；热力学；分析 中图分类号：O414.1文献标识码：A 一、前言 文章对分布式能源系统的定义、主要形式和特点进行了介绍和阐述，通过分析，并结合自身实践经验和相关理论知识，以DES为例，对分布式能源系统的热力学进行了分析和探讨。 二、分布式能源系统概述 1.分布式能源系统的定义 顾名思义，分布式能源系统，是相对于能源集中生产(主要代表形式是大电厂加大电网)而言的。电在已知的二次能源中最为有用，且占有绝对优势。如果没有电，就没有了绝大多数的先进生产力。一切高新技术的研发、应用都要在电力运行的基础上进行。所以，保证充足、安全、有效的电力供应是非常重要的。然而，在目前，我国只有大电厂加大电网才能够比较好地完成此任务。估计这种状态在较长一段时间内不会改变。 分布式能源与上述比较集中的大电厂加大电网正好相反，它是把二次能源供能点分散到很多企业、社区、大厦、医院、学校、写字楼，甚至到个别家庭住宅中去。由于分散，所以每个系统的出力都不会太大，需根据用户的具体要求而定，一般在成百上千kW以下。如上所述，电是最主要的二次能源，所以目前通称的分布式能源系统都至少有电力输出；而只出热、出冷的简单小型供能系统，如仅供热的小锅炉装置、仅供冷的独立空调设备，是极少有人称之为分布式能源系统的。但是，绝大多数的分布式能源系统，是除了供电之外，还同时供热及／或供冷，是多联产系统。当然，也许还可能是多功能系统(意指除多联产输出外，输入的能源也是多种的，例如可以同时有化石能源与可再生能源输入)。 2.分布式能源系统的主要形式 分布式能源系统是一种建在用户端的能源供应方式，可独立运行，也可并网运行，是以资源、
汽轮机火用分析方法的热力系统计算
汽轮机火用分析方法的热力系统计算 前言 在把整个汽轮机装置系统划分成若干个单元的过程中，任何一个单元由于某些因素而引起的微弱变化，都会影响到其它单元。这种引起某单元变化的因素叫做“扰动”。也就是说，某单元局部参量的微小变化(即扰动)，会引起整个系统的“反弹”，但是它不会引起系统所有参数的“反弹”。就汽轮机装置系统而言，系统产生的任何变化，都可归结为扰动后本级或邻近级抽汽量的变化，从而引起汽轮机装置系统及各单元的火用损变化。因此，在对电厂热力系统进行经济性分析时，仅计算出某一工况下各单元火用损失分布还是不够的，还应计算出当某局部参量变化时整个热力系统火用效率变化情况。 1、火用分析方法 与热力系统的能量分析法一样，可以把热力系统中的回热加热器分为疏水放流式和汇集式两类(参见图1和图2)，并把热力系统的参数整理为3类：其一是蒸汽在加热器中的放热火用，用q’表示；其二是疏水在加热器中的放热火用，用y 表示；其三是给水在加热器中的火用升，以r’表示。其计算方法与能量分析法类似。
对疏水式加热器： 对疏水汇集式加热器： 式中，e f、e dj、e sj分别为j级抽汽比火用、加热器疏水比火用和加热器出口水比火用。1．1 抽汽有效火用降的引入 对于抽汽回热系统，某级回热抽汽减少或某小流量进入某加热器“排挤”抽汽量，诸如此类原因使某级加热器抽汽产生变化(一般是抽汽量减少)，如果认为此变化很小而不致引起加热器及热力系统参数变化，那么便可基于等效焓降理论引入放热火用效率来求取某段抽汽量变化时对整个系统火用效率的影响。 为便于分析，定义抽汽的有效火用降，在抽汽减少的情况下表示1kg排挤抽汽做功的增加值；在抽汽量增加时，则表示做功的减少值；用符号Ej来表示。当从靠近凝汽器侧开始，研究各级抽汽有效火用降时，Ej的计算是从排挤l kg抽汽的火用降(e j-e c)ηej中减去某些固定
第一章热力学系统的平衡态和物态方程
目录 第一章热力学系统的平衡态和物态方程 (1) 第二章热力学第一定律 (3) 第三章热力学第二定律与熵 (7) 第四章均匀物质的热力学性质 (10) 第五章相变 (14) 第六章近独立粒子的最概然分布 (17) 第七章玻耳兹曼统计 (21) 第八章玻色统计和费米统计 (22)
第一章热力学系统的平衡态和物态方程 基本要求 1.掌握平衡态、温度等基本概念; 2.理解热力学第零定律; 3.了解建立温标的三要素; 4.熟练应用气体的物态方程。 主要内容 一、平衡态及其状态参量 1.平衡态 在不受外界条件影响下，系统各部分的宏观性质长时间不发生变化的状态称为平衡态。注意: (1) 区分平衡态和稳定态.稳定态的宏观性质虽然不随时间变化,但它是靠外界影响来维持的. (2) 热力学系统处于平衡态的本质是在系统的内部不存在热流和粒子流。意味着系统内部不再有任何宏观过程. (3) 热力学平衡态是一种动态平衡，常称为热动平衡。 2.状态参量 用来描述系统平衡态的相互独立的物理量称之为状态参量。其他的宏观物理量则可以表达为状态参量的函数，称为状态函数。在热力学中需要用几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量等四类参量来描述热力学系统的平衡态。简单系统只需要两个独立参量就能完全确定其平衡态. 二、温度与温标 1.热力学第零定律 与第三个物体处于热平衡的两个物体，彼此也一定处于热平衡。这个实验规律称为热力学第零定律。由该定律可以得出温度的概念,也可以证明温度是态函数. 2.温标 温标是温度的数值表示法分为经验温标(摄氏温标、华氏温标、理想气体温标等)和热力学温标两类.
三、物态方程 物态方程就是给出温度与状态参量之间的函数关系。具有n 个独立参量的系统的物态方程是 ()12,, ,0n f x x x T = 或 ()12,,n T T x x x = 简单系统（均匀物质）物态方程为 ()0,,=T V p f 或 (),T T p V = 物态方程有关的反映系统属性的物理量 （1） 等压体胀系数 p T V V ??? ????= 1α （2） 等体压强系数 V T p p ??? ????= 1β （3） 等温压缩系数 T T p V V ???? ????-=1κ 由于p 、V 、T 三个变量之间存在函数关系，其偏导数之间将存在偏微分循 环关系式 1-=??? ? ?????? ???????? ????p V T V T T p p V 因此α、β、κT 满足 p T βκα= 解题指导 本章题目主要有四类： 一、有关温度计量的计算； 二、气体物态方程的运用； 三、已知物态方程，求α、β、κT .可以由物态方程求偏微分，利用偏微分循环关系式会使问题容易；
常用热量单位换算表
常用热量单位换算表 1KJ=1000J 1MJ=1000KJ=1000000J 1GJ=1000MJ=1000000KJ=00J 1焦耳= 因此1千瓦时=1000W×3600秒=3600千焦 供热热量单位换算与节能计算实例 单位换算与计算虽然论坛经常讨论,在节能减排严峻形势下,大家关注程度更加高涨,真是可喜可贺啊!最近,我编制了几篇公司供热节能指标考核文件,将大家比较关心的主要问题与大家交流一下,以望共同提高: % 1、能量、能耗、热耗、热量等一系列术语在供热领域其含义及单位是一致的，大家不必要去怎样表达，这些物理量在结合时间、空间等条件时在计算上就变得复杂起来，所以，供热一般计算时一定理解物理量含义，而不必要理会推导过程，去除有些条件，使计算变得简化。 2、热量单位常用的三种形式，大家要分清哪种单位是常用的及应用表达环境，分述如下： （1）、焦耳（J）、千焦（KJ）、吉焦（GJ），工程计算广为采用，国际单位制。热力计算、热计量、热量化验等实际操作中常见，国家标准及图表、线图查询等规范性技术文件中主要表达的单位。但是，其他导出单位及工程习惯相互交织，使得这种单位在今天热力计算中不是很方便。 （2）、瓦特（W）、千瓦(KW)、兆瓦（MW），工程导出单位，是供热工程常用单位，如热水锅炉热容量：7MW、14MW、29MW、56MW...等，习惯上常说到的10t、20t、40t、80t...等锅炉,相当于同类容量蒸汽锅炉的设计出力.工程上热水锅炉和换热站热计量仪表、暖通供热设计计算、估算、供热指标等，广泛采用。
（3）、卡（car)、千卡（Kcal)...,已经淘汰的热量单位,但是工程中还在使用,特别是大量的技术书籍,例如煤的标准发热量7000KCal,等. 3、供热指标核算、计算及测算时，我给大家推荐4个基本换算式，在这些工作计算的结果，虽然有点误差，但是已足够精确。如果一定精确计算，则要查有关图表手册了： (1)、1W=, 1Kcal=; (2)、1t饱和蒸汽===60万Kcal; (3)、1kg标煤=7000Kcal=29300KJ; (4)、热工当量1Kcal=. 1W=(热工当量是换算式,不是物理关系式,热力计算常用). 4、北京地区供热实现节能的主要指标值（采暖期4个月） # （1）、第一步节能：建筑热耗m2,煤耗标煤/m2; (2)、第二步节能：建筑热耗m2,煤耗标煤/m2; (3)、第三步节能：建筑热耗m2,煤耗标煤/m2. 注:北京第一步节能主要指标为2000年前最好水平,各地参照时,先将此4个月的指标值折算一个月,北方地区采暖期有6各月或7各月的,按采暖期制定考核指标,月考核先挂账,终了节能绩效结算. 5、能耗指标考核计算实例 （1）、例1，我热力公司呼和浩特某开发区8座汽水换热站2010年制定节能指标考核管理办法，当地供暖期为6个月，统计连续3年采暖期的能耗年报表，经过数据分析及价格测算，初步确定了各换热站汽耗指标为160Kg汽/m2,整个采暖期.已知,当地设计面积热指标是65W,各站蒸汽计量,蒸汽为饱和蒸汽,工作压力小于.问采暖期折算每平米标煤是多少采暖期每平米折算热量是多少与北京地区哪个节能指标较接近 解:A,×=112000W=130256Kcal; B,130256/7000=标煤,(接近北京第一步节能指标,按6个月折算,×6/4=标煤); C,112000w/180d/24h=m2.(远低于设计值) 关于确定煤耗指标先从技术角度分析,同时必须考虑燃料的价格,因为节能指标的制定,是从技术经济角度找出能源管理的盈亏点,方可真正找出节能的途径,不可玩起数字游戏.定汽耗指标时,要测算蒸汽生产成本及管损才有意义. ~ (2)、例2，我公司另一座热水锅炉房，没有上供热热水计量仪表，制定出6个月采暖期煤耗指标为：43Kg煤/m2,煤的低位发热量为5400Kcal,问折算成采暖期每平米汽耗是多少采暖期每平米热耗是多少折算标煤是多少 解:a,43×5400=232200Kcal=270049W; b,270049/700000=(饱和蒸汽); c,270049w/180d/24h=m2,6个月; d,折算标煤:43×5400/7000=.(如果采暖期每平米按标煤订煤耗指标,就是这个计算值,也不一定有实际意义). 这个实例提供了热计量及燃料计量.电计量、水计量等在考核范围内一切物化、量化方面计量的重要意义，它可以通过计量统计，加强节能考核及分析，
火用分析方法及其应用
[?]分析方法及其应用 摘要：本文从?的定义出发，给出了?的定义以及分析的意义。?传递研究?的传递和转换规律，系经典热力学在从热静力学向热动力学过渡的过程中产生的研究新领域。阐述了静态的?分析方法的特点，分析了?传递的产生与发展现状，指出?传递的学科属性及其应用。 关键词：热力学；?；?分析；?传递 1 引言 热力学第一定律“能量守恒定律”只是从数量上说明了能量在转化过程中的总量守恒关系，它可以发现装置或循环中哪些设备、部位能量损失大，但未顾及到能量质量的变化，不能发现耗能的真正原因。而热力学第二定律阐述了孤立系统熵增原理，从能的本性的高度，规定过程发生的方向性与限制，特别是指出了能量转化的条件和限制，指出能量在转移过程中具有部分地乃至全部地失去其使用价值的客观规律。为提高火电机组的发电效率，减少在电力生产过程中排放物对环境的影响，人们对火电机组的热力系统性能开展了大量的理论与试验研究。从热力学观点，所从事的这些研究大体可分为能量分析与?分析两类方法。传统的研究主要基于热力学第一定律的能量分析，它们从能的“量”方面评价热力设备和系统，而近年来广泛开展的?分析法则是基于热力学第二定律，它们从能的“量”与“质”2个方面进行评价。后者既能辨别?损的性质，即内部不可逆性与外部排放性，也能揭示?损的分布规律，从而能很好地指明系统性能改进方向。 2 ?的概念及其定义 表征物质所含热量多少的状态参数之一的焓，只表达了单位质量物质所含热量的多少，但并未表明热量质量的优劣。能源是有级别的，相同的热能量，其有效作功的能力并不相同。最能说明这一问题的是：稍高于环境温度的锅炉排出的烟气，尽管其量很大，但其热量很难加以利用。
分布式能源系统的热力学分析_史凯
科技信息2011年第19期 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 1研究现状综述 1．1分布式能源系统简介 分布式能源是指安装在用户端的高效冷热电联供系统濉溪。分布式能源主要包括农村小水电、小型独立电站、废弃生物质发电、煤矸石发电,以及余热、余气、余压发电等。利用可再生能源(风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源)的发电也属于分布式能源的范畴。分布式能源也称分布式供能、分散式发电、分布式供电。分布式能源系统也叫做冷热电三联供系统。目前,分布式能源系统主要是以燃气作为能源,将制冷、供热(采暖和供热水)及发电过程一体化的多联产系统。主要是相对于大型的区域电厂而言,广义上是指小型的能量梯级利用系统,在用户现场或靠近用户现场的小型和微型独立输出电、热(冷)能的系统[1]。主要设备包括燃机、余热锅炉、非电制热制冷机组等。 1.2分布式能源系统的特点 目前国际上分布式能源系统是采用天然气作为主要能源,它先利用天然气发电,将发电后的余热用于供热制冷,再将更低温度的废热供应生活热水。现在世界上一些发达国家的热电效率已经达到了96%以上,可将天然气的所有能量吃光用尽。这一技术带来的好处是:①能源利用效率大幅度提高;②由于兼并发电,经济效益好;③冬夏实现天然气供应的平衡;④燃气价格承受能力大幅度提高。大型发电厂中集中式热电联产是一种成熟的能源供应形式,然而我国大部分地区夏季都有空调制冷需求,并且空调制冷负荷占了相当比例的夏季电负荷,造成用电紧张,因此发展各种形式的冷热电联产系统,对一次能源进行有效的梯级利用是解决当前能源短缺问题的一种途径。此外,分布式能源,相对于大型集中式能源系统拥有高效,灵活,可靠性高,面向用户等优点,在世界范围内掀起能源供应形式的革命其中分布式冷热电联产系统与分布式可再生能源系统一起,在这场革命中获得了广泛的应用,拥有光明的发展前景[2]。所以,分布式冷热电联产系统的实验与理论研究对于解决我国能源问题,提供能源政策的依据等方面有着重要的意义。 1.3我国分布式能源实现热电冷联产的现状及发展方向 1）现状 目前以天然气为燃料的分布式能源建设，已由学术研讨，进入工程开发，在北京，上海、广东已有一批工程实现热、电、冷产，以其自身优势和经济效益显示其强大生命力。目前我国北京、上海、广东省已有一批分布式热、电、冷工程投入运行，取得明显的经济效益、环保效益和社会效益。我国的供电系统从规模上分为集中输电网络系统、配电网络系统和分布式能源系统3类。集中输电网络系统和配电网络系统是国家级，省级电力部门以及地方级电力部门所经营的集中供电系统,分布式能源系统(Distributing Energy System)[3]。这是相对于集中供电网络系统而言的一种分散布置的小型供电热冷站,由用户所经营。分布式能源系统靠近负荷(电、热、冷),采用较小型的能源机组向所在小区域联供热电冷。它所采用的机组一般是以天然气为主要燃料(燃油为备用燃料)。由于分布式能源系统可热电冷联供,使燃料得到梯级利用,其热效率可达70%～85%,电损耗低(2%～3%)。分布式能源系统是一种以燃气作为能源,将制冷、供热(采暖和供热水)及发电过程一体化的多联产系统,通常由发电机组、溴化锂吸收式冷(热)水机组和换热设备组成。该系统是将高品位热能用于发电,发电机排放的低品位能源(烟气余热、热水余热)用于供热或制冷,以实现能源的梯级利用,目的在于提高能源利用效率,减少碳化物及有害气体的排放。 2）发展趋势 我们必须提高天然气能源的利用效率。应当注意到,发达国家在能源价格升高的压力下,多年来一直在不断地努力提高能源利用效率。分布式能源系统,就是美国在第一次能源危机的1973年之后不久开始发展的。进入本世纪以来,美、欧、日等国都加快了发展分布式能源的步伐。美国能源部计划2010年DES/CCHP的发电装机容量达到92GW,占全国总用电量的14%;2010～2020年,还会新增95GW,使其装机容量占到全国总用电量的29%。2000年英国新CCHP项目共1536个,总装机容量达到4176GW,计划到2010年可以达到10 GW,增加1倍[4]。相比之下,我国面临的能源环境形势比他们更严峻,因此应当学习他们的经验,利用他们的成果,在提高能源利用效率方面做出更大的努力。综上所述,中国面临着大力发展天然气DES/CCHP,快速提高能效、改善环境的极好机遇,从而可以从容应对能源环境严峻形势的挑战。 天然气的利用规划进行协调整合的重点是:是DES/CCHP为主的用户有承受国际LNG市场价格的能力;可以推动天然气产业快速发展。LNG/管输天然气规划必须与产业、电力、城镇等规划协调整合。作为天然气主要下游用户的工业和城镇建筑物的DES/CCHP,如果没有在上述各个规划层面上与天然气供应和规划密切配合,是根本不可能实现的。DES/CCHP与电力发展规划的关系更为密切。美国到2010年DES/CCHP发电将占总发电量的14%;2020年DES/CCHP发电将占总发电量的29%。而我国目前的电力发展规划基本上排斥DES,实际上也就是在排斥天然气的高效利用。这个问题,如果不先在观念、法律和规划层面上解决,DES/CCHP是难以发展的。DES/CCHP 规划是节能减排规划最有力的保证之一。天然气多了,DES/CCHP快速发展了,工业和建筑物的能效即可得以大幅度提高,环境也会大大改善。因此在节能减排规划中,必须把发展DES/CCHP列为重要的内容。当然,推动天然气产业、DES/CCHP技术和其他机遇的协调整合,还需要法律、政策等各方面举措的支持和配合。例如,在错综复杂的相互影响的各因素中,电力法的修改和电力体制改革的加速就是一个很关键的因素。但是,只有在领导的认识和规划的层面上加以落实,才能够有力地促进其他政策、法律方面的前进。历史给中国发展天然气产业和分布式能源提供了技术,积累了经验,能源和环境的挑战也给中国协调和同步发展分布式能源和天然气产业创造了历史的机遇。因此中国必须利用后发优势,跨越发展,用十几年的时间完成发达国家几十年走过的提高能效、改善环境的历程。 分布式能源系统的热力学分析 史凯许运礼 （济南热电有限公司山东济南250021） 【摘要】分布式能源系统,相对于传统的集中供电方式而言,是指分布在用户端的能源综合利用系统,即将冷热电系统以小规模、小容量、模块化、分散式的方式布置在用户附近,可独立地输出冷、热、电能的系统。介绍了以燃气作为能源的分布式能源系统的原理，国内发展现状,并对分布式能源系统的冷热电三联供系统进行了热力学分析,以微型燃气轮机(微燃机)分布式能源系统(DES)为例确定了各组件的热力学过程和火用损失的计算方法，与传统的冷、热、电分产系统进行比较,以推动我国分布式能源事业的健康发展。 【关键词】微型冷热电三联供系统；分布式能源系统，热力学分析；能量分析，火用分析 【Abstract】Compared with the traditional centralized supply power mode,the distributed energy is referred to the energy comprehensive utilization system that distributes at the user end.It’s such a system that the heating and power system is arranged near the use r with small scale, small capacity,modularization,dispersed mode.And the cold,thermal and electricity can be putout independently.The distributed energy system that takes the gas as its energy,Thermodynamic analysis on combined cooling heating and power system of distributed energy system was given,the thermodynamic process and calculation method of energy loss of each component for distributed energy system(DES)with micro gas turbine have been determined,so as to promote the healthy development of distributed energy enterprise in our country. 【Key words】M icro combined cooling;H eating and power system；T he distributed energy system;E nergy and exergy analysis ○电力与能源○ 765
热力学方程模型
应用WILSON NRTL UNIQUAC模型计算乙醇-水体系汽液平衡 摘要：利用已知的乙醇-水混合体系在常压下的汽液相平衡数据。选用Aspen plus 模拟软件系统自带的活度系数数学模型关联相平衡数据，并和实验测定值相比较。 关键词：汽液相平衡, Aspen plus 流体相平衡数据是化工过程中重要的基础数据，在热力学方面，新的热力学模型的开发，各种热力学模型的比较筛选。特别是在分析和解决传质分离设备的设计、操作、控制过程中，开发新的传质分离过程，往往离不开平衡数据的测定，关联和推算【1】。 1 实验数据部分 1.1由参考文献提供的实验数据（表1）和汽液平衡相图（图1）如下表 表1：H2O-C2H5OH体系相平衡实验数据 T/K x/% y/% T/K x/% y/% 373.15 0.00 0.00 357.65 32.73 58.26 368.65 1.90 17.00 355.85 39.65 61.22 362.15 7.27 38.91 354.95 50.79 65.64 361.85 9.66 43.75 354.85 51.89 65.99 360.45 12.38 47.04 354.45 57.32 68.41 359.25 16.61 50.89 352.85 67.63 75.85 358.85 23.37 54.45 352.55 74.72 78.15 358.45 26.08 55.80 351.25 89.43 89.43 注：x-液相摩尔分率；y-汽相摩尔分率: 图（1）
2 计算原理 2.1汽液相平衡的计算 在热力学汽液相平衡的计算中，对于真实体系，采用逸度来表示汽液相平衡，即： L i V f f =i （1） 通常的计算方法有活度系数法和状态方程法2种，UNIQUAC 、WILSON 、NRTL 的相平衡计算称为活度系数法，是将液相组分i 的逸度与混合溶液中组分i 的活度系数建立联系。换而言之，就是在处理真实溶液时修正理想溶液的浓度【3】。 因此，对于液相： =^ l i f 0 i i i f x γ（2） 其中，i γ为组分i 的活度系数，0i f 为标准态逸度，取Lewis-Randall 定为基准的标准状态，则： dp RT V p f f s i p l i s i s i l i i ∫ ==exp φ （3） 对于气相：v i f ^v i i py ^φ=（4） 式中，v i ^φ 为汽相混合物中组分i 在体系温度T 和压力P 下得逸度系数，综上可知得到活度系数法汽液相平衡计算的公式： ),.....2,1(,exp φ φ∫^N i dp RT V p py s i p l i s i s i v i i ==（5） 式中，l i V 为纯组分i 在体系温度T 时液相的摩尔体积，s i p 为为 纯组分i 在体系温度T 时的饱和蒸汽压，衬为纯组分s i φ在体系温度与其饱和蒸汽压 s i p 时的 逸度系数。 在中、低压范围内，压力的变化对0 i f 和i γ的影响可以忽略，即可以假设： dp RT V s i p l i ∫exp =1（6） 则（5）式可以简化为： i s i s i v i i x p py i ^φ φγ=（7） 应用活度系数法汽液相平衡关系式计算时，先选定适用于体系气相的状态方程，导出i ^ ln φ表
醇基燃料能量换算表
1．常用单位 2.常用单位换算 3．常用公式 锅炉等功率换算： 1MW=1000KW =1T 1T=60万大卡/小时1万大卡/小时= =3T锅炉
#：1公斤醇基燃料能够产生的蒸汽 按照200度的饱和蒸汽，压力为，焓值为 KJ/Kg，20度给水的焓值为84 KJ/Kg，为80%来算的话 5500kcal/kg×= KJ/Kg 所以每公斤醇基燃料产生蒸汽为*（）=蒸汽 一．经济性比较 这里以4吨蒸汽锅炉为例（1吨蒸汽需要60W大卡），见表2-1
表 2-14吨蒸汽锅炉不同燃料经济对比由以上对比可以看出，工业醇基燃料油比柴油节省8%左右，比天然气高出约12%左右，但是天然气需要额外支付昂贵的管道开口费，所以从整体成本来看和天然气相当。由此看出，工业醇基燃料油不仅达到环保需求，还能为企业节省成本。 二．环保性能比较 因醇基燃料油主要成分为甲醇，根据化学方程式 2CH 3OH+3O 2 =2CO 2 +4H 2 O 可以看出燃烧产物只有二氧化碳和水，没有烟尘及其他残留物，减少对设备的损坏，同时从化学式可以算出燃烧一公斤醇基燃料产生约公斤二氧化碳。而燃烧1Nm3天然气产生公斤二氧化碳，燃烧一公斤柴油产生公斤二氧化碳。按单台4吨蒸汽锅炉每天运行8小时
计，具体见表2-2 表 2-2 4吨蒸汽锅炉不同燃料二氧化碳排放比较由表2-2数据可以看出，工业醇基燃料燃烧后二氧化碳排放和天然气相当，和柴油相比每年减少排放600吨，减少30%。 综合以上两方面比较可以看出，工业醇基燃料油和柴油相比，无论在经济上还是在环保性能上都具有很大的优势；而同天然气相比，在经济性上和环保性能上来看两者相当，但在安全性方面和储运以及燃料供应充足方面具有较大的优势。 工业醇基燃料油概念 工业醇基燃料油是以醇类（甲醇、乙醇、丁醇等）为主体成分，添加少量
热力学与统计物理第二章知识归纳
§2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分 热力学函数中的物态方程、内能和熵是基本热力学函数，不仅因为它们对应热力学状态描述第零定律、第一定律和第二定律，而且其它热力学函数也可以由这三个基本热力学函数导出。焓：自由能： 吉布斯函数： 下面我们由热力学的基本方程(1) 即内能的全微分表达式推导焓、自由能和吉布斯函数的全微分 ?焓、自由能和吉布斯函数的全微分 o焓的全微分 由焓的定义式，求微分，得， 将（1）式代入上式得(2) o自由能的全微分 由得 (3) o吉布斯函数的全微分
(4) 从方程（1）（2）（3）（4）我们容易写出内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分dU，dH，dF，和dG独立变量分别是S，V；S，P；T，V和T，P 所以函数U（S，V），H（S，P），F（T，V），G（T，P）就是我们在§2.5将要讲到的特性函数。下面从这几个函数和它们的全微分方程来推出麦氏关系。 二、热力学（Maxwell）关系(麦克斯韦或麦氏) (1)U（S，V） 利用全微分性质（5） 用（1）式相比得（6） 再利用求偏导数的次序可以交换的性质，即 （6）式得（7） （2）H（S，P）
同（2）式相比有 由得（8） （3）F（T，V） 同（3）式相比 （9） （4）G（T，P） 同（4）式相比有 （10） （7），（8），（9），（10）式给出了热力学量的偏导数之间的关系，称为麦克斯韦（J.C.Maxwell）关系，简称麦氏关系。它是热力学参量偏导数之间的关系，利用麦氏关系，可以从以知的热力学量推导出系统的全部热力学量，可以将不能直接测量的物理量表示出来。例如，只要知道物态方程，就可以利用（9），（10）式求出熵的变化，即可求出熵函数。
热力学公式
1. 理想气体状态方程式 nRT RT M m pV ==)/( 或 RT n V p pV ==)/(m 式中p ，V ，T 及n 单位分别为Pa ，m 3，K 及mol 。 m /V V n =称为气体的摩尔体积，其单位为m 3 · mol -1。 R =8.314510 J · mol -1 · K -1，称为摩尔气体常数。 此式适用于理想气体，近似地适用于低压的真实气体。 2. 气体混合物 （1） 组成 摩尔分数 y B (或x B ) = ∑A A B /n n 体积分数 / y B m,B B * =V ?∑* A V y A m,A 式中∑A A n 为混合气体总的物质的量。A m,* V 表示在一定T ，p 下纯气体A 的摩 尔体积。∑*A A m,A V y 为在一定T ，p 下混合之前各纯组分体积的总和。 （2） 摩尔质量 ∑∑∑===B B B B B B B mix //n M n m M y M 式中 ∑=B B m m 为混合气体的总质量，∑=B B n n 为混合气体总的物质的量。上 述各式适用于任意的气体混合物。 （3） V V p p n n y ///B B B B * === 式中p B 为气体B ，在混合的T ，V 条件下，单独存在时所产生的压力，称为B 的分压力。* B V 为B 气体在混合气体的T ，p 下，单独存在时所占的体积。 3. 道尔顿定律 p B = y B p ，∑=B B p p 上式适用于任意气体。对于理想气体
V RT n p /B B = 4. 阿马加分体积定律 V RT n V /B B =* 此式只适用于理想气体。 1. 热力学第一定律的数学表示式 W Q U +=? 或 'a m b δδδ d δd U Q W Q p V W =+=-+ 规定系统吸热为正，放热为负。系统得功为正，对环境作功为负。式中 p amb 为环境的压力，W ?为非体积功。上式适用于封闭体系的一切过程。 2. 焓的定义式 3. 焓变 （1） )(pV U H ?+?=? 式中)(pV ?为pV 乘积的增量，只有在恒压下)()(12V V p pV -=?在数值上等于体积功。 （2） 2 ,m 1 d p H nC T ?= ? 此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程，或真实气体的恒压变温过程，或纯的液体、固体物质压力变化不大的变温过程。 4. 热力学能(又称内能)变 此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程。 5. 恒容热和恒压热 V Q U =? (d 0,'0V W == p Q H =? (d 0,'0)p W == pV U H +=2 ,m 1 d V U nC T ?=?
常用热量单位换算表
常用热量单位换算表 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
常用热量单位换算表 1太焦(TJ)=1000吉焦(GJ) =1000兆焦(MJ) =1000千焦(KJ) =1000焦(J) 1KJ=1000J 1MJ=1000KJ=1000000J 1焦耳= 因此1千瓦时=1000W×3600秒=3600千焦 供热热量单位换算与节能计算实例 单位换算与计算虽然论坛经常讨论,在节能减排严峻形势下,大家关注程度更加高涨,真是可喜可贺啊!最近,我编制了几篇公司供热节能指标考核文件,将大家比较关心的主要问题与大家交流一下,以望共同提高: 1、能量、能耗、热耗、热量等一系列术语在供热领域其含义及单位是一致的，大家不必要去怎样表达，这些物理量在结合时间、空间等条件时在计算上就变得复杂起来，所以，供热一般计算时一定理解物理量含义，而不必要理会推导过程，去除有些条件，使计算变得简化。 2、热量单位常用的三种形式，大家要分清哪种单位是常用的及应用表达环境，分述如下： （1）、焦耳（J）、千焦（KJ）、吉焦（GJ），工程计算广为采用，国际单位制。热力计算、热计量、热量化验等实际操作中常见，国家标准及图表、
线图查询等规范性技术文件中主要表达的单位。但是，其他导出单位及工程习惯相互交织，使得这种单位在今天热力计算中不是很方便。 （2）、瓦特（W）、千瓦(KW)、兆瓦（MW），工程导出单位，是供热工程常用单位，如热水锅炉热容量：7MW、14MW、29MW、56MW...等，习惯上常说到的10t、20t、40t、80t...等锅炉,相当于同类容量蒸汽锅炉的设计出力.工程上热水锅炉和换热站热计量仪表、暖通供热设计计算、估算、供热指标等，广泛采用。 （3）、卡（car)、千卡（Kcal)...,已经淘汰的热量单位,但是工程中还在使用,特别是大量的技术书籍,例如煤的标准发热量7000KCal,等. 3、供热指标核算、计算及测算时，我给大家推荐4个基本换算式，在这些工作计算的结果，虽然有点误差，但是已足够精确。如果一定精确计算，则要查有关图表手册了： (1)、1W=, 1Kcal=; (2)、1t饱和蒸汽===60万Kcal; (3)、1kg标煤=7000Kcal=29300KJ; (4)、热工当量1Kcal=.1W=(热工当量是换算式,不是物理关系式,热力计算常用). 4、北京地区供热实现节能的主要指标值（采暖期4个月） （1）、第一步节能：建筑热耗m2,煤耗标煤/m2; (2)、第二步节能：建筑热耗m2,煤耗标煤/m2; (3)、第三步节能：建筑热耗m2,煤耗标煤/m2.
火用分析
目前的资源综合利用分析与评价主要是基于统计数据的指标评价。较早出现并具有影响力的评价指标有联合国可持续发展委员会建立的可持续发展指标，蔡邦成等基于生态环境和经济可持续发展理念建立了区域可持续发展评价指标。但是，指标评价存在数据统计工作繁多、指标计算过程复杂、不能给出量化的评价结果等问题。在能源利用效率研究中，一直困扰人们的也是如何将非同质的能源投入要素、不同产出进行加总和成本分摊等问题，火用概念的提出解决了这个问题。火用指能量、物质系统在只有环境作用的条件下，经历可逆过程达到与周围环境状态平衡时能产生的最大可用功。火用为正确评价不同形态的能量、不同状态的物质的价值提供了统一的标尺[1]。火用分析是根据进出系统火用的不平衡发现不可逆火用损失，对系统物质、能量利用状况给出全面评价的分析方法。火用分析不仅已被广泛应用于冶金、电力、水泥等高耗能生产过程和设备的能量系统的分析和评价,火用理论也成为了评价地球和国家资源环境状况的重要工具。建设资源节约、环境友好两型社会要求的是节约原材料、能源、资金、劳动力以及环境资源等的广义节能。广义节能必须要有新的科学有效的分析和评价方法对经济系统进行评价和监督。将火用理论与微观经济学结合，形成了交叉学科—火用(热)经济学。火用(热)经济学在生产系统的综合经济性分析方面得到了应用。张超等在单位火用成本基础上，分析了电厂热力系统在设计工况以及变工况下火用成本的分布规律，并且定量研究了各种运行参数对设备火用成本的影响。而运用火用(热)经济学对运行机组各设备的火用成本变化进行在线监督，已经是热力系统故障诊断的主要方法之一。但是，火用经济学分析中总是存在热力学参数火用与经济学量货币资金的分别衡算问题，衡算方程多，计算过程复杂。目前，火用经济学分析的应用研究主要集中在只有单一火用流输入的火电厂或者供热系统的火用成本分析、经济性优化和故障诊断等方面。生产资料(土地、原材料和能源等)、资金和劳动力是生产系统的3 个要素资源，随着环境恶化，生产的环境成本越来越高，环境资源也成为了生产要素资源之一。若能将这些类别截然不同的资源用统一的测度参数进行度量，就解决了同类型资源的加总和比较问题，从而可对资源综合利用状况进行量化分析[2]。 1.自然资源的泛火用计算 泛火用反应的是物品的价值，只有当物质和能量等自然资源是商品时才有泛火用，当属于生产资料的自然资源不是商品时，它们虽然含有火用，但它们的泛火用为0。自然资源可分为不可再生资源和可再生资源，许多可再生资源如太阳能、风能、水能等都不是商品资源，它们的泛火用为0。物质、能量等自然资源的泛火用可用下式表示 U ME=U NR=E NR 式中：U ME 为投入到系统的物质和能量的泛火用,MJ；U NR 为不可再生资源的泛火用，MJ； E NR 为不可再生资源的火用，MJ。式(1)表明：投入到系统的物质和能量等自然资源的泛火用等于其中不可再生的自然资源的泛火用，可再生资源的泛火用为0 MJ，而不可再生资源的泛火用等于其火用值。 1.1资金的泛火用计算 货币是一般商品的特殊等价物，可以与任何商品进行交换。当作为特殊商品的资金货币与一般商品进行交换时，认为它们具有等量的泛火用。例如，用一定量的资金购买到一定量的某种商品时，可以认为这些资金的泛火用与购买到的商品的泛火用相同。 U C=u c C
热学-第一章 习题 热力学系统的平衡态及状态方程
热学： （10学时，29题） 第一章热力学系统的平衡态及状态方程 1.在标准状态下，容积为10m×10m×3m的房间内空气的质量为多少千克？（空气的 平均摩尔质量是29×10?3kg/mol） 2.截面积为S的粗细均匀的U形管，其中储有水银，高度如图所示。今将U形管的右 侧与大气相通，左侧上端封闭，其中空气柱的温度为300K。若要使空气柱长度变为60cm，需加热到多少K？已知大气压强保持为75cmHg。 3.在矿井入风巷道的某一截面处空气的压强p=0.9×105Pa，温度t=17℃，流速v= 5m/s，该处截面积S=8m2，问每秒钟流经该处的空气的质量为多少千克？（已知空气的平均摩尔质量是28.9×10?3kg/mol） 4.一篮球在室温为0℃时打入空气，使其达到1.5atm，试计算： (1)赛球时，篮球温度升高到30℃，这时球内的压强有多大？ (2) 在球赛过程中，球被扎破了一个小洞，开始漏气，问当球赛结束后，篮球恢复到 室温时，球内剩下的空气是原有空气的百分之几？（篮球体积不变，室内外均为1atm）5.深海潜水员要在四周都是水的压力下呼吸空气，因为在0.2MPa的分压强下的氧气是 有毒的所以在一定的水深以下必须使用特殊的气体混合物。已知海水的密度为ρ= 1.025×103kg/m3，试问： (1)按照含氧21%的体积百分比计算，在什么深度下空气中氧的分压强等于0.2MPa？ (2)在深水作业中使用含3%的氧和97%的氮（体积百分比）的气体混合物，在水深 200m时，这种气体混合物中氧的分压强是多少？ 6.近代物理学中常用电子伏（eV）作为能量单位，试问在多高温度下分子的平均平动 动能为1eV？1K温度的热运动平均能量相当于多少电子伏？ 第2题
热力学公式总结(新)
第一章 气体的pVT 关系 主要公式及使用条件 1. 理想气体状态方程式 nRT RT M m pV ==)/( 或 RT n V p pV ==)/(m 式中p ，V ，T 及n 单位分别为Pa ，m 3，K 及mol 。 m /V V n =称为气体的摩尔体积，其单位为m 3 · mol -1。 R =8.314510 J · mol -1 · K -1，称为摩尔气体常数。 此式适用于理想气体，近似地适用于低压的真实气体。 2. 气体混合物 （1） 组成 摩尔分数 y B (或x B ) = ∑A A B /n n 体积分数 /y B m,B B * =V ?∑*A V y A m ,A 式中∑A A n 为混合气体总的物质的量。A m,* V 表示在一定T ，p 下纯气体A 的摩 尔体积。∑*A A m ,A V y 为在一定T ，p 下混合之前各纯组分体积的总和。 （2） 摩尔质量 ∑∑∑===B B B B B B B mix //n M n m M y M 式中 ∑=B B m m 为混合气体的总质量，∑=B B n n 为混合气体总的物质的量。上 述各式适用于任意的气体混合物。 （3） V V p p n n y ///B B B B * === 式中p B 为气体B ，在混合的T ，V 条件下，单独存在时所产生的压力，称为B 的分压力。* B V 为B 气体在混合气体的T ，p 下，单独存在时所占的体积。 3. 道尔顿定律 p B = y B p ，∑=B B p p 上式适用于任意气体。对于理想气体
V RT n p /B B = 4. 阿马加分体积定律 */B B V n RT p = 此式只适用于理想气体。 第二章 热力学第一定律 主要公式及使用条件 1. 热力学第一定律的数学表示式 W Q U +=? 或 'amb δδδd δdU Q W Q p V W =+=-+ 规定系统吸热为正，放热为负。系统得功为正，对环境作功为负。式中 p amb 为环境的压力，W ’为非体积功。上式适用于封闭体系的一切过程。 2. 焓的定义式 3. 焓变 （1） )(pV U H ?+?=? 式中)(pV ?为pV 乘积的增量，只有在恒压下)()(12V V p pV -=?在数值上等于体积功。 （2） 2 ,m 1d p H nC T ?=? 此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程，或真实气体的恒压变温过程，或纯的液体、固体物质压力变化不大的变温过程。 4. 热力学能(又称内能)变 此式适用于理想气体单纯pVT 变化的一切过程。 5. 恒容热和恒压热 V Q U =? (d 0,'0)V W == p Q H =? (d 0,'0)p W == 6. 热容的定义式 （1）定压热容和定容热容 pV U H +=2 ,m 1 d V U nC T ?=?