288热力学-第二定律-应用

2023-05-08 19:22:14 文档大全网 [ 字体：小中大 ] [ 阅读： ]

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288热力学-第二定律-应用

288 热力学-第二定律-应用语音讲解-热力学第二定律-应用补充概念

可用能-能量可做出的功；功中可用能的含率为100%；热能中可用能的含率为(1-T0/TH)，T0为环境温度，K；TH为热能温度，K。

热力学第二定律效率-某系统、设备或过程中获得的可用能与消耗有可用能的比值。

热力学完善度-某装置的实际热效率与卡诺循环热效率之比。热力学第二定律应用-热力过程优化

以换热器传热过程为例。家用暖气片是典型的换热器，换热器内工质为热水，换热器外工质为室内空气。

设暖气片周围室内空气平均温度为20℃，换热器内热水平均温度为70℃。

设暖气片内热水放出的热能为1000J，这1000J热能全部被室内空气吸收，则暖气片的热效率为：

1000J/1000J=100%

但温度70℃的热水的可用能含率为（设环境温度为0℃）： 1-(273+0)/(273+70)=0.20

1000J温度70℃的热能中包含的可用能为： 1000J*0.2=200J

温度20℃的空气的可用能含率为（设环境温度为0℃）： 1-(273+0)/(273+20)=0.07

1000J温度20℃的热能中包含的可用能为： 1000J*0.07=70J

暖气片传热过程的热力学第二定律效率为： 70J/200J=35%

每传递1000J热能损失可用能为： 200J-70J=130J

如何在换热器面积、传热量一定的前提下降低换热器传热过程的可用能损失，是利用热力学第二定律方法（熵分析、热流体学等）对热力过程进行优化的典型课题之一。

热力学第二定律应用-用能方案优化

以用锅炉制取洗浴热水为例。设锅炉燃烧烟气温度1000℃，制取的洗浴热水温度45℃，该热水制取方案的热力学第二定律效率约为（取热力学第一定律效率即热效率为100%；环境温度为20℃）：

1-(273+20)/(273+45)=0.079 1-(273+20)/(273+1000)=0.77 0.079/0.77=10%

即在制取热水过程中90%可用能被浪费了。

如改用热泵制取热水，取热泵制热系数为6.0，则热泵制取热水的热力学第二定律效率为：

0.079*6.0/1.0=47%

从能量使用角度而言，热泵制取热水相对更合理些。热力学第二定律应用-热力装置性能评估

以空调装置为例，类型很多，制冷系数也可能相差很大，有的装置的制冷系数已经很高了，还有没有努力空间等问题，可通过热力学完善度得出一定参考。

以某电动压缩式制冷空调为例，室外35℃，室内25℃时，空调机制冷系数为5.0；而此工况下的卡诺制冷空调的制冷系数则为：

(25+273)/(35-25)=29.8

该空调此工况下的热力学完善度仅为： 5/29.8=17%

表明还有很大的努力空间。

应用热力学第二定律原理分析导致上述差距的原因，进一步逐步提高装置热效率，也是热力学第二定律的典型应用课题。