不可逆热力循环分析及低品位能量利用热力系统研究
2022年咨询工程师继续教育试题答案热力燃气工程(二)答案
咨询工程师继续教育试题答案一、单选题【本题型共20道题】1.扩大热电厂的供热范围既有社会效益又有经济效益，目前的趋势是尽可能扩大热电厂的供热范围。
确定热电厂的供热范围应（）。
A．采取正确的热媒输送方式，计算合理的温降和压降。
B．通过合理的热源规划，计算合理的温降和压降；C．通过合理的热源规划，采取正确的热媒输送方式；D．通过合理的热源规划，采取正确的热媒输送方式，计算合理的温降和压降；正确答案：[D]用户答案：[D] 得分：2.002.56、集中供热热源类型包括（）。
A．燃煤热电厂、燃煤锅炉房、燃气（油）锅炉房、其它（太阳能、核能、各类热泵）。
B．燃煤热电厂、燃煤锅炉房、燃气（油）锅炉房；C．燃煤热电厂、大型燃气—蒸汽联合循环热电厂、燃煤锅炉房、燃气（油）锅炉房、分布式能源站、其它（太阳能、核能、各类热泵）：D．燃煤热电厂、大型燃气—蒸汽联合循环热电厂、燃煤锅炉房、燃气（油）锅炉房、分布式能源站：正确答案：[C]用户答案：[C] 得分：2.003.下列不是热电厂内热网首站的布置位置（）。
A．布置在汽机房内B．布置在汽机房外的偏屋内；C．布置在输煤楼内D．布置在主厂房外：正确答案：[C]用户答案：[C] 得分：2.004.中国经济已经进入了一个快速发展的时期，能源需求日益增长，供应瓶颈将成为一个( ），应重视城市的供热燃料，因为这是保障城市发展的关键环节，是对城市管理者的基本要求。
A．暂时的问题B．短期的问题C．专业的问题D．长期的问题正确答案：[D]用户答案：[D] 得分：2.005.集中供暖系统安全问题未涉及到（）阶段。
A．规划设计B．运行管理C．施工建设D．电力输送正确答案：[D]用户答案：[C] 得分：0.006.三联供项目是一个完整的系统，由冷热源、外供管网、（）三部分组成。
A．用热设备B．热用户C．供热设备D．供冷设备正确答案：[B]用户答案：[A] 得分：0.007.供热市场预测的任务主要是（）。
热力学中的非平衡态的热力学循环分析
热力学中的非平衡态的热力学循环分析热力学是研究热能及其转换与其他形式能量之间相互转化的学科。
热力学循环是指通过一系列的热能转换过程，将热能转化为机械能或其他能量形式的过程。
在热力学循环中，系统处于非平衡态时，其热力学性质与平衡态有所不同。
本文将以非平衡态的热力学循环为主题，分析其中的一些关键问题。
一、非平衡态的定义与特点在热力学中，平衡态是指系统的宏观性质不随时间改变的状态。
而非平衡态则是指系统的宏观性质随时间的推移而变化的状态。
非平衡态的特点是系统内各个部分之间的宏观性质不同，存在温度、压力、密度、浓度等的梯度或变化。
正因为非平衡态中存在宏观性质的差异，热力学循环在此状态下进行必然涉及到热量和功的传递，以及熵的产生和增加等过程。
与平衡态不同，非平衡态的热力学循环需要考虑这些额外的因素。
二、非平衡态热力学循环的分析方法非平衡态的热力学循环相对于平衡态热力学循环，其分析方法上有一定的差异。
在非平衡态条件下，我们需要引入一些新的概念和方法来描述系统的宏观性质。
1. 热力学流热力学流是指在非平衡态热力学循环中，由于温度、压力或浓度等参数的梯度，热量或物质会在系统中发生传输的现象。
热力学流的存在会带来能量和物质的损失，因此在分析非平衡态热力学循环时，我们需要考虑热力学流的影响。
2. 不可逆性非平衡态热力学循环中，由于热力学流的存在和熵的产生，其过程往往是不可逆的。
不可逆性的存在使得热力学循环效率降低，并导致系统的熵增加。
因此，在分析非平衡态热力学循环时，我们需要考虑不可逆性的影响。
三、非平衡态的热力学循环示例下面我们以一个具体的热力学循环为例，来分析非平衡态条件下的热力学循环。
假设我们有一个活塞与一个气缸相连，活塞可以在气缸内做往复运动。
开始时，气缸内的气体是在一个较低的温度下，在活塞的作用下进行膨胀。
膨胀过程中，气体的温度、压力和体积都会发生变化。
在膨胀过程中，由于温度和压力的差异，热力学流会导致热量的传递，使得系统的宏观性质发生变化。
低品位余热能质调控机理与规模化深度利用方法
文章标题：低品位余热能质调控机理与规模化深度利用方法一、低品位余热能质的概念及重要性低品位余热能质是指工业生产过程中产生的温度较低的余热能量，通常被认为是一种能量资源的浪费。
然而，近年来，随着能源紧缺和环境保护的迫切需求，低品位余热能质的利用变得愈发重要。
其潜在价值不仅在于能够减少能源浪费，还可以带来经济效益和环保意义。
关于低品位余热能质的调控机理和规模化深度利用方法的研究和探讨具有重要意义。
二、低品位余热能质的调控机理1. 低品位余热能质的产生及特点低品位余热能质主要来源于工业生产中的冷却水、废气、废热等，其温度通常在60℃以下。
由于其温度较低，传统热力循环等能量利用方式不适用于低品位余热能质的有效利用。
了解低品位余热能质的特点对于后续的利用至关重要。
2. 低品位余热能质的调控机理研究（1）热力学原理分析通过对低品位余热能质的热力学特性进行分析，可以揭示其能量转化和传输的规律，为进一步的规模化利用提供基础理论支持。
（2）系统性能模拟采用系统性能模拟技术，对低品位余热能质的传输过程进行建模和仿真，从而深入挖掘其内在的能量价值和潜在利用方式。
三、规模化深度利用方法探讨1. 传统能量回收技术（1）热泵技术利用热泵技术将低品位余热能质进行热能升级，提高其温度和能量密度，以满足特定工业生产中的热能需求。
（2）有机朗肯循环利用有机工质进行朗肯循环，将低品位余热能质转化为有效的机械能或电能，实现能量的利用和转化。
2. 新型能量利用技术（1）热力学循环优化通过系统性热力学循环优化技术，实现低品位余热能质的高效利用，最大限度地提高能量利用效率。
（2）多能联供技术结合多能联供技术，将低品位余热能质与其他能源进行协同利用，实现能量的综合利用和优化配置。
四、个人观点及总结回顾从简单的低品位余热能质的概念到深入的调控机理和规模化深度利用方法，我们可以看到，尽管低品位余热能质在过去常常被忽视，但其潜在的能量价值和应用前景不可忽视。
可利用低品位热源的Einstein制冷循环的可行性分析
ｗ ｈ ｅ ｎ ａ ｃ ｏ ｎ ｄ ｅ ｎ ｓ ｅ ｒ ／ ａ ｂ ｓ ｏ ｒ ｂ ｅ ｒ ｔ ｅ ｍｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｓ ａ ｔ ３ ５％ ．
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：Ｅ ｑ ｕ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ，Ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ ｒ ｅ ｆ ｉ ｒ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｙ ｃ ｌ ｅ ，Ａｂ ｓ ｏ ｒ ｐｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｆ ｉ ｒ ｇ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｔ ｈ ｅ ｒ ｍｏ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ￣ ｙ，Ｎｕ ｍｅ ｉ ｒ ｃ ｌ ａ
压 力状态 ， 采 用 制冷 剂 、 吸 收剂 和压 力 平 衡 剂三
工质 协 同作 用产 生 制冷 效应 。系统循 环 运 行 的外
２ 循环描述
循环装置（ 见图 １ ） 使 用正丁烷作为制冷剂 、 氨作为压力平衡剂以及用水作为吸收剂。它 包括 蒸发器 ， 预冷 器 ， 冷凝 吸 收器 ， 溶液 换 热器 ， 水 冷型 精馏器 ， 发生 器 ， 气 泡 泵 以及 贮 液 器 。与 原 始 循
（ 上海理工大学制冷技术 研究所 ， 上海 ２ ０ ０ ０ ９ ３ ）
摘要 ： 基于原始设计 ， 提 出了一种改进 型的 Ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ制冷循 环 ， 使用 Ｐ ａ ｔ ｅ ｌ — Ｔ ｅ ｊ ａ 立 方型状态方程及 Ｒ ｅ ｉ ｄ—Ｐ ａ ｎ ａ ． ｇ ｉ ｏ ｔ ｏ ｐ ｏ ｌ ｏ ｓ 混合规则 ， 以数值模拟研 究该 循环可行性 ， 并 分析 系统性能影 响 因素。冷凝／ 吸收温 度为 ３ ５ ％时 ， 系统性 能系数最 高可达 ０ ． ２ ７ 。 关键 词 ： 状态方程 ； Ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｅ ｉ ｎ制冷循环 ； 吸收式制冷 ； 热力学性质 ； 数值模拟
氧化铝生产系统低品位余热的资源化利用研究与应用
氧化铝生产系统低品位余热的资源化利用研究与应用
氧化铝生产过程中产生的低品位余热可以通过资源化利用得到有效的回收利用，为企业节能减排、降低生产成本提供可行的途径。
一种典型的资源化利用低品位余热的方法是采用余热发电技术。
余热发电技术是利用低品位余热驱动发电机发电，将余热转化为可再生能源。
在氧化铝生产系统中，例如在煤气发电过程中产生的高温废气，通过余热锅炉、蒸汽发电机等装置进行能量回收，转化为电力供应给生产过程，实现热电联供。
通过余热发电技术的应用，可以大幅降低企业的能耗，提高综合能源利用效率。
另外，低品位余热还可以用于余热加热和余热蒸汽供应。
在氧化铝生产系统中，大量的余热可以用于加热生产过程中需要的各种介质，例如加热废铝溶解，提高溶解效率；或者用于蒸汽供应，供给生产过程中的蒸馏、干燥等需求。
通过有效的余热利用，不仅可以降低企业的能耗，还能提高生产过程的效率和产品质量。
此外，低品位余热还可以通过余热空调系统进行回收利用。
余热空调系统利用余热为生产车间或办公楼提供供暖和制冷服务。
在氧化铝生产系统中，通过余热空调系统可以将废热转化为冷水或热水，为生产系统和办公系统供暖或制冷，减少对传统电力的需求，达到节能的目的。
总之，氧化铝生产系统低品位余热的资源化利用可以通过余热
发电、余热加热和余热空调等方式实现。
这些技术的应用可以提高能源利用效率，降低企业的能耗和生产成本，同时也有助于减少对环境的影响，促进可持续发展。
热电厂循环水余热利用和节能减排效益分析
热电厂循环水余热利用和节能减排效益分析摘要：目前，我国的经济在快速发展，社会在不断进步，冷端损失是电厂热力系统的最大损失，在冬季额定供热工况下，汽轮机排汽损失可占燃料总发热量的30%以上。
余热回收利用是提高电厂能源利用率及节能环保的重要措施和手段。
公司应用电厂循环水余热利用技术，在冬季供暖季节，将汽机凝汽器大部分冷却水经由吸收式热泵吸收转换为供暖供热，大部分循环冷却水不再经过冷却塔冷却散热，通过回收其循环水的余热向公司供热，从而使电厂对外供热能力提高，采用闭式循环运行冷却，可避免原运行系统的蒸发和飘逸等水量损失。
循环水的余热利用不仅降低了能源消耗，而且还增加了效益，减少了CO2、SO2和NOX的排放。
关键词：余热；热泵；节能减排；效益引言传统的热电厂进行供热的时候，能源选用上通常是煤、石油、天然气这样的能源，供热效率较低，且会产生一些对人类有害的气体。
而如果使用循环冷却水余热回收技术，就能够改变这一点，通过该技术的使用使得整个供热过程变得清洁环保，且节约了大量的能源，供热的规模也大大增强了。
由此可见，将循环冷却水余热回收技术加以利用是非常重要的。
然而目前在该技术的应用上还存在着一些问题，因此文章中对该技术的具体探讨是非常有价值的。
1概述热电联供可实现一次能源的梯级利用和具有较高的整体能效，尽管如此，在热电生产过程中仍存在大量低品位余热未被有效利用的情况，尤其是锅炉的烟气余热和凝汽器循环冷却水(本文简称循环水)余热没有得到充分利用。
电厂燃煤锅炉的省煤器、空气预热器仅能回收烟气中部分显热，烟气中的大量潜热未被有效利用。
同时，循环水余热一般直接通过冷却塔(集中设置在空冷岛)散失在环境中，未得到有效利用。
近年来，采用汽轮机低真空运行技术提高凝汽器循环水的出水温度直接用于供热的方式在热电厂得到了部分应用，但该类技术的供热效果受到机组运行参数的制约，而且凝汽器内真空度的改变会对机组本身造成安全隐患。
本文对热电厂烟气余热回收在烟气脱白工艺中的应用和循环水余热回收的研究进展和技术手段进行综述。
低品位余热回收利用改造的应用
低品位余热回收利用改造的应用摘要：工业生产过程中存在大量被废弃的90℃~150℃之间的低品位废热，通过有机朗肯循环（ORC）发电系统，将低品位余热转换为高品位电能，达到节能降碳的目的。
关键词：低品位余热；余热发电；有机朗肯循环（ORC）发电；1引言随着我国科技的进步，生产工艺的日渐提升，目前已有较为成熟的中温、高温废热的余热利用技术，例如水泥、钢铁等企业的高温烟气回收发电技术已走向工业化。
但低品位余热利用却并不广泛，存在回收难度大、经济效益差等问题。
而工业生产过程中被废弃的90℃~150℃之间的低品位废热却大量存在，例如碳氢化合物分馏后的冷凝、天然气长输管道燃压机组废热；锅炉的排烟余热；以及钢铁行业的转炉电炉的气化冷却工艺，烧结的排放废气等等。
甚至有的生产企业夏季与冬季的能源使用量的不同，造成大量的低温热源的直接放空。
如果能将低品位的余热加以利用，对提高我国能源利用效率，改善大气环境质量有着显著的作用。
2低品位余热简介相对于煤炭和天然气等高品位能源而言，低品位余热是品位低、热值低、浓度小，且不被人们重视的废热能源。
3低品位余热回收利用的应用某企业年综合能耗消耗量大，为国家重点用能单位，企业工艺生产过程中产生大量低压饱和蒸汽，蒸汽进入装置前温度为165℃，压力0.7MPa，装置反应热为260℃左右，通过降温、加湿后装置产生大量低品位余热蒸汽，蒸汽温度125℃，压力0.2MPa，该该部分能源目前在夏季通过溴化锂机制冷产生7°左右的冷水供装置使用，低温天气时利用于空调加热，其余部分降至常温后返回工艺塔，余热利用率偏低。
针对生产过程中所产生的低品位蒸汽，提出余热发电的改造方案。
4余热发电工艺选择综合对比各余热发电技术，ORC有机朗肯循环技术（透平膨胀机组）具有安全、稳定、可靠、自动化程度高、运营成本低、使用寿命长等优点。
表1 各余热发电工艺对比表有机朗肯循环（ORC）发电是回收低品位余热的废热回用技术，提高能源利用效率、充分回收低品位余热资源，是当下企业节能减碳的重点工作，是缓解能源紧缺的有效途径。
石化行业低品位热源的再应用与探讨
底隔绝区域内分段分析。
代表监视点热分析时,在较大的设备内动火，处理测试分析每一部分,管道长材料时,应该在完全的隔离区域分割分析。
6.2设备外部动火，应在不小于动火点10m范围内进行动火分析。
6.3动火点周围及下方10米的地面是否有可燃物、孔洞、窨井、地沟、水封等，动火点是否有可能泄露的易燃易爆物料（如废气的油桶、可燃的纱布等）及设备等，这些地方都应作为重点进行分析，不能只分析动火点一处。
6.4在管线上进行动火时，应先查明其内部介质（可燃物、水、氮气、空气）及其走向，可选择在管道阀兰间隙或者管道中小孔中取样分析，插入需要1米以上。
6.5分析间隔时间①动火分析间隔时间一般不超过30min，如果现场条件不容许，间隔时间可以适当放宽，但不能超过60min。
②作业中断时间超过60min，应重新分析，每日动火前均应进行分析，特殊动火期间应随时进行监控分析。
7分析数据处理7.1动火分析合格标准①当被测气体或者蒸汽的爆炸下限大于或等于4%时，其被测浓度应不大于0.5%（体积分数）。
②当被测气体或者蒸汽的爆炸下限小于4%时，其被测浓度应不大于0.2%（体积分数）。
7.2动火分析作业票的填写①分析完成后要在动火证作业证上及时填写取样时间，应精确到分钟、取样的具体地点、分析结果。
②如分析结果不合格应及时向班长或车间汇报。
7.3分析结果的正确填写①分析结果不能写分析合格或者不合格。
②如果检测结果为零，不能写“0”或者写“未检出”，应写小于0.5%，或者0.2%。
③如果检测结果大于0.5%或者0.2%，应写大于0.5%或者0.2%。
④分析人员应在“分析人”处签名，并将分析结果在原始记录本上及时记录。
8结束语近年来，随着化工企业快速发展，规模正在增长,不断提高技术能力,由动火作业引发安全生产事故,因此,加强安全的动火作业分析工作,不仅可以提高工作效率,还可消除动火作业风险,减少安全事故发生。
参考文献:[1]侯明艳，等.动火作业.化学品生产单位特殊作业安全规范GB30871-2014.04.作者简介:耿慧英，1971年03月出生，女，汉族，河南襄城县人，大专学历，工程师，致力于化工分析和实验室管理方面的工作。
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不可逆热力循环分析及低品位能量利用热力系统研究
当前我国的能源供应主要由化石燃料的燃烧提供。
燃烧排放的有害气体含硫化物和PM2.5颗粒物等,造成了日益严重的环境问题,对人类和自然的可持续发展造成了严重的危害。
此外,日常消耗的电能中有15%被制冷系统所消耗,故改善制冷系统的性能对节能减排具有重大意义。
对热力循环(热机和制冷机)的优化、改善以及对清洁能源、余热资源的利用为上述问题提供了良好的解决方案。
在热力循环的理论研究方面,本文首先研究了一般化具有内部耗散和非等温过程的热力循环模型,获得了热机和制冷机在不同的优化准则(Z准则、生态学准则和Ω准则)下的效率限(热机)和性能系数(COP)限(制冷机)。
其次,本文基于最小非线性模型研究了热机和制冷机在生态学准则和Ω准则下的效率限和COP限,并进一步探索了最小非线性模型和低耗散模型的联系。
为研究微观系统的性能,本文提出了一个统一的基于先验概率的微观热机模型,其可以描述基于先验概率的量子热机和布朗运动热机,研究了该模型在最大功率时的效率。
在对微观制冷机的研究中,本文系统地分析了费曼棘轮-棘爪制冷机在最大制冷率、最大COP和χ准则下的性能。
同时,本文研还究了冷源受到挤压作用时,量子Otto制冷循环在χ准则下的性能,结果表明挤压作用会使冷源远离平衡态,其COP仍为CA性能系数。
在实际系统的研究方面,对于有机物朗肯循环系统(ORC),本文首先提出了内部(火用)效率和外部(火用)效率的概念,以此来研究工质对系统性能的影响,并提出了一个简化的内部(火用)效率模型。
当工质临界温度较低时,ORC系统的蒸发温度较高,从而系统具有较高的(火
用)效率。
其次,新型热力循环也为余热资源的回收利用提供了一种良好的解决方案。
本文基于有限时间热力学研究了电化学循环和热释电循环的性能。
结果表明这两种循环都比较适合于低品位余热资源的回收,如汽车尾气等。
一般而言,系统不同的评价指标不能同时达到最大值,例如功率和(火用)效率。
对此,本文基于NSGA-Ⅱ算法,以最大功率和最大(火用)效率为优化目标,研
究了连续电化学循环在多目标优化时的性能,并与相应的单目标优化结果相比较。
结果表明多目标优化手段能更有效地协调系统不同的性能准则。
在复合系统研究方面,提出了基于太阳能发电和制冷的系统。
首先本文利用复合抛物面集热器收集太阳能,以此来驱动由固体氧化物电解(SOE)和质子交换膜燃料电池(PEMFC)组成的热机发电,研究了SOE和PEMFC工作温度和太阳辐射强度对该太阳能发电系统性能的影响。
另外,本文研究了太阳能光伏(PV)驱动电化学制冷机的太阳能制冷系统,研究了热源、冷源温度、PV工作温度和太阳辐射强度对该太阳能制冷系统的影响。
结果表明,本文所提出的太阳能发电和制冷系统非常适合于偏远地区和外太空空间站等应用场合。
在余热资源的有效利用方面,一般单一的循环系统不能充分利用余热资源的热能。
针对此问题,本文对传统的连续性电化学循环系统进行了改进,提出了双级
电化学循环系统。
在热源温度为393.15K时,双级电化学循环系统的最大输出功率比单级电化学循环系统高50.11%,发电效率提高了13.31%。
同时,本文研究了利用TREC系统回收燃料电池的热能,结果表明混合系统的最大输出功率比单一的PEMFC高6.85%-20.59%,发电效率比单一的PEMFC系统高
4.56%-13.81%。
最后,本文也研究了由ORC和TREC系统组成的梯级利用系统来回收余热资源的热能。
当热源进口温度为423.15K时,工质为R141b时,梯级利用系统比单一的ORC 利用系统的功率高62.3%,比单一的TREC系统的功率高5.2%；梯级利用系统的(火用)效率比单一ORC系统的高14.7%,比单一TREC系统的高7.3%。