华电节能原理试题集

节能原理试题集

1. 写出控制体物质平衡和能量平衡关系式，并简单解释其物理意义。

dMc,vd?dEc,vd??in-∑m?out =∑m控制体体系的质量的变化率等于流入体系的质量流量减去流出体系的质量流量；

?+?Ein??Eout -W?net =Qn,in,jij??控制体能量的增加等于流入体系的净能量、吸收热量值和减去对外做的功。

?=dQ/dτ,m?net=dWi/dτ。 ?in=dmin/dτ,m?out=dmout /dτ,WQ2. 热力学第二定律的克劳修斯说法、开尔文说法和普朗克说法。

克劳修斯说法：热不可能自发地、不计代价地从低温物体传至高温物体。

开尔文说法：不可能制造从单一热源吸热，使之全部转换为功而不引起其他变化的热机。 普朗克说法：不可能制造一种机器，它循环工作的结果是把一个重物升高的同时只是一个热源冷却，而不产生其他影响。

3. 系统熵平衡的表达式，并解释其物理意义。

?Siini??Sj??jQout?QTini?Scr?Sc,v

流入控制体的流体带入的净熵+热量传入带入的熵+熵产=控制体的熵的增加。 对于封闭体系：

?Si??Sj?0

jout对于稳定流动的体系：Sc,v?0

cr对于任何体系热河过程熵产：S

?0

4. 控制体平衡关系式，并简要解释其物理意义。

inininoutoutoutE?E?W?E?E?W??Q???Q???ECV??Ir

流入控制体的流体带入的与控制体吸收热量带入的以及外界对体系做功之和等于流

出控制体的物质带走的，控制体对外放热带走的，体系对外做功，体系自身的增加以及损失之和。

5. 热转化为功的能力。

显然，一定温度下的热量的最大作功能力为

TW?Q1??c?Q1(1?2) (1-12)

T1如果低温热源温度取值为环境温度T0，即T2=T0， 则上式表示相对于环境温度T0，温度T1下的热 量Q1转变为功的能力，称为热流或热量。 事实上，根据熵的定义：

ds =δq/T (1-13)

图1.4 放热过程

1

对如图1.4所示的放热过程，其放热量为：

q12?Tds1?2?T12(s2?s1) (1-14) ?h2?h1因此，放热过程的热力学平均温度为：

T12?q12h?h?21 (1-15) s2?s1s2?s1状态点1的值：e1=h1-T0s1 状态点2的值：e2=h2-T0s2

12放热过程的作功能力变化为：Δe12 =e2-e1=h2- h1-T0(s2-s1)

=q12-T0(s2-s1)

因此，12放热过程作功能力的变化为：

T?e12?(1?0)q12 (1-16)

T1212过程为放热过程，q12为负值，因此热力系统的作功能力减少。根据作功能力的定义，从上式中可以看出，在T12的热力学平均温度下，一定换热量q=|q12|具有的值为：

Teq?(1?0)q (1-17)

T12对比式(1-12)，不难理解一定温度下的热量q具有的作功能力(热流)等于其经由工作在热力学平均温度T12和环境温度T0之间的卡诺循环的作功量。

6. 有限温差传热过程的不可逆损失。

1-2放热过程做功能力e12q?(1?T0T34)q 3-4吸热过程做功能力eq?(1?0)q T12T3434用损失?e?e12q?eq?T0(11?)q T34T12qh?h3q12h?h 可得?21 T34?34?4s2?s1s2?s1s4?s3s4?s32cr 熵产)?]T?s0由热力学平均温度T12??e?T0[(s4?s3)?s(?1s

11?scr?(?)qT34T122

7. 节流过程的不可逆损失。

绝热节流可看做是封闭体系的等焓过程，假设一可逆绝热节流过程，初终状态与所讨论的过程相同：

由能量平衡方程：?Qr?dH?Vdp 由于等焓，dH?0，所以?Qr??Vdp 熵平衡方程：

Q??QT???Scv

所以?Scr??SCV?

Q??QT????Vdp TQ8. 在ts和hs图上画出不可逆绝热压缩过程，阐述泵与风机系统节能设计思路。

由图可知理想的绝热压缩过程线为1-2a,实际的压缩过程为1-2，可知实际过程造成熵产?Scr，带来额外的做功损失。在h-s图中可以清楚地看到，由于2与2a偏离，导致泵功由原来的(h2a?h1)增加为(h2?h1)，并且可以看出2与2a状态的变化是由温度升高所致，所以在泵及风机等压缩设备中要注意冷却设计，使有摩擦产生的热量及时散失，减

小熵产。

9. 单耗分析模型的推导过程及其对节能技术研究的指导意义。

燃料=产品+耗损，即：Ef?Ep??Irj 式中，Ef为所消耗能源的值，称为燃料；

Ep为产品；

Irj为实际生产过程的各个环节的不可逆性所导致的损耗。

如果以ef表示燃料的比，以ep表示产品的比。则上式可以写成如下的形式：

B?ef?P?ep??Iri?P?ep??Bi?ef

上式两边同时除以P·ef，即得任何产品生产的单耗分析模型：

b?B/P?ep/ef??Bi/P ?bmin??bi显然，

bmin?ep/ef代表了生产该单位产品的理论最低燃料单耗，即无任何耗损时的产品燃料

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单耗。 其中：Bi?IriIIB?riB?ri ，即Iri?Bi?ef EfB?efef基于单耗分析理论，我们可以从统计学的角度，将不同耗能行业的能源利用第二定律

效率放在一起进行对比分析，这是其他任何评价方法和理论体系所无法做到的，这是单耗分析理论的最大优势。

10. 不可逆损失及其所造成的附加燃料消耗计算式。

（1）根据热力学基础理论，任何实际热力学过程都是不可逆的，都会产生熵产。不可逆的程度越严重，造成的熵产就越大。熵产与能的不可用性是直接相互联系的，最后归结为丧失作功的可能性。热力学把由于不可逆现象所丧失的作功可能性，叫作过程的不可逆损失，不可逆损失与过程熵产的关系以Ir表示。Ir?T0?Scr (2-2) 式中T0为环境参考态的绝对温度。

（2）根据燃料=产品+耗损，即：Ef?Ep??Irj (2-1)

对于一定能源输入，任何的不可逆损耗，总对应着产品产量P的减少。假定某产品量P的生产，所消耗的燃料量为Bkg。如果以ef表示燃料的比，以ep表示产品的比。则式2-1可以写成如下的形式：

B?ef?P?ep??Iri (2-3)

对于一定品质(ep)的产品，任何的不可逆损失的直接后果都是产品产量P的减少。故一定量的不可逆损失Iri对应一定量的燃料：

Bi?IriIIB?riB?ri (2-4) EfB?efef即，Iri?Bi?ef

11. 附加燃料单耗的计算式。

生产过程不可逆性所导致的产品附加燃料单耗为：

BIbi?i?riPPef

12. 熵产与不可逆损失的关系。

Ir?T0?Scr

任何不可逆过程都会有产生熵产，不可逆程度愈大，熵产愈大； 熵产与能的不可用性是直接相互联系的，归结为作功能力的丧失； 不可逆因素决定的作功能力损失，用Ir表示。

13. 寂态与物理寂态的概念。

寂态：如果体系本身处于平衡态并与环境具有相同的温度、相同的压力，且体系中的每一种组元均处于稳定的相态并与环境中的相应组员具有相同的化学势则称体系与环境达到了非约束性平衡，此时体系所处状态为寂态

物理火寂态：如果体系与环境仅仅达到了机械平衡与热平衡，具有与环境相同的压力与温度，那么称体系与环境只是达到了约束性平衡，此时体系所处的状态为物理火寂态。

14. 解释你对概念的理解。

能量不仅有多少之分，还有品位高低之分，定义当系统由任意状态可逆地变化到与给定

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环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换为其它能量形式的那部分能量成为，即最大做功能力。

15. 体系总及其组成。

TotEu?En?Eno?T0(S?S0)?p0(V0?V)???0j(n0j?nj)j

?En?p0V?T0S???0jnj?(Eno?p0V0?T0S0???0jn0j)jj由于Eno?p0V0?T0S0???j0j0jn?0,

0jTot所以Eu?En?p0V?T0S???jnj

物体的就是它拥有能中的可转化部分。然而物体的并不等于其所处状态下的能其火寂态能

En与

Eno之差，还需要排除推开环境所消耗的功p0(V0?V)，向环境放出的热量

T0(S?S0)，以及与环境达到化学势平衡时传入的化学功

16. 在pv图和ts图上表示的大小。

??j0j(n0j?nj)

热量相对于环境所具有的最大作功能力，称为热量，图中Ex,Q。An,Q为热流火寂。

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内能任意闭口系统从给定状态可逆变化到环境状态，并只与环境交换热量时所做的最大有用功。

17. 化学势的作用。

再设计体系化学过程或相变过程的研究时，偏摩自由焓具有特殊的重要性，我们用?j代表它，称其为化学势：?j?(?G)p,T,ni ?nj化学势是在相应约束条件下体系的最大功相对于物质摩尔数减少值得比值，它在数值上表示由于化学变化使某组元减少单位摩尔时所应做的最大化学功。

化学势也是物质转移即物质传递的一种推动力。例如：A、B两体系中，针对同一物质的化学势分别为?A、?B。当?A??B，体系A中的该物质会向体系B转移；反之，则有B向A转移。

18. 溶液与理想溶液中某组元的化学势的计算式，并解释其物理意义。

实际溶液中某组元的化学势：

?j(T,p,x)?gj(T,p)?RMTln由于理想溶液：fj?xjfj

?f?jfj

所以理想溶液中某组元的化学势：

?j(T,p,x)?gj(T,p)?RMTlnxj

表示在等温等压条件下，没增加1mol组元，热力系统所增加的能量

19. 活度的定义及其作用。

在多元体系中，某组元i的偏逸度与该组元在其参考态下的（偏）逸度的比值，叫该组元的活度，以αi表示。为组元逸度，其值常取溶液压力）下的逸度。

为该纯净物在溶液的温度和标准压力（参比压力、

xi为该组元的摩尔分数，组元i的活度系数是其活度与摩尔分数的比值：

说明非理想溶液对理想溶液有正偏差，即不同组元分子间的作用力小于相同组

元分子间的作用力。

说明非理想溶液对理想溶液有负偏差，即不同组元分子间的作用力大于相同组

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元分子间的作用力。

活度系数是对理想溶液的修正（节能p101）

20. 燃料的比和电量化燃料的比计算式。

1） 燃料的比

燃料是燃料的理论最大作功能力

根据热力学基础理论，当燃料处于温度为298.15K、压强101.325kPa的环境下，单位质量的燃料化学 (即燃料的比)可以近似地表示为[1]：

??e???h?T?SfH0m?RT0??ilnprp0p0i

?式中，?hH为燃料的高位热值；角标i表示基准反应的各种生成物和除燃料之外的反应物；

求和符Σ下的pr代表燃料燃烧生成物；p0j为各生成物在环境大气中的分压力；?i为以1摩

?尔燃料为基础的化学计量系数；T0，p0分别为环境参考态的大气温度和压力；?Sm为标准反

应熵，用下式计算：

???Sm???jSm,j

j?

其中Sm,j为环境参考态之下各反应物和生成物的绝对熵。

对于气体、液体及固体燃料，其化学的简单估算计算式如下。

??0.950 ?hH,气体燃料适用?? [kJ/kg] e?液体燃料适用f??0.975 ?hH,??h??r?w,含水份w的固体燃料适用?Lf,g式中，rf,g为环境温度下水的汽化潜热，rf,g=2438 kJ/kg，w为固体燃料中水份的质量分数[%]。 2） 电量化燃料的比

以煤的低位热值代替煤的值，则标准煤的比电：eef?29307h/kg ?8.14kW·

3600即1kg标准煤在没有任何不可逆损耗的情况下能发8.14kWh的电。

21. 电和热的比及其理论最低燃料单耗。

在热力学分析中被视为100%的，即电的比为：ep?1kW·h/(kW·h) 又由于标准煤的比电：

eef?29307h/kg，针对确定的燃料(如标准煤)，电力生产的理论最低燃料单耗为： ?8.14kW·

3600epefbemin??1=0.123kgce/(kW·h) 8.14热的比及其理论最低燃料单耗

对于一定的热量，如果其热力学平均温度为Th，在热力学分析中，其比为卡诺循环的效率，即在理想可逆循环条件下，热量所能转化为的量，即：

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ep?(1?式中，T0为环境温度。 标准煤的比电：eef?T0Thh/(kW·hh) 或ep?278(1?)kW·

T0Thh/GJ ) kW·

29307?8.14，则供热的理论最低燃料单耗为： 3600bminh?epef?34.1(1?T0Th)kg/GJ

显然，不同热产品的理论最低燃料单耗不同。这一点无论是对于各种型式的锅炉，以及各种方式的供热(冷)等建筑能源消耗的第二定律评价，都具有重要意义。

22. 锅炉第二定律效率的推导，并给予解释。

假设锅炉生产一定热产品Qb的实际燃料单耗为bh，则锅炉的第二定律效率为：

b?ex?P?epBs?ef?Qb?ephBs?efminbhT34.1??(1?o) bhbhTh??b(1?ToTh)式中，?b?34.1 [%] bh即为锅炉热效率，34.1kg/GJ为热效率100%时的燃料单耗。

显然，热能生产的第二定律效率不仅取决于热效率，还取决于热能产品的品位。

23. 分析基于第一定律的折标准煤系数存在的问题，解释基于第二定律的折标煤系数。

1） 第一定律折标准煤系数存在的问题:

基于热力学第一定律的以低位热值折算不同燃料的折标准煤系数，遵循的是燃料的热量等价

??原则，即 Bl?hL,l?Bm?hL,m (2-24)

??Bl和Bm分别为l燃料和m燃料的消耗量；?hL,l—l燃料的低位发热量；?hL,m—m燃料的低位发热量。假定l燃料为标准煤，则m燃料的折标准煤系数?为：

???m?Bl/Bm??hL,m/?hL,s (2-25)

?式中?hL,s为标准煤低位热值。

基于第一定律，能源利用的热效率定义为：

???En/Bs?hL,s (2-26) 式中En为有效能。

对于热能和电能生产，我们可以依据式2-26计算其热效率。但是，由于热、电之间以及不同品位的热能之间存在实质性的品质差，因此式2-26计算的热效率之间不具有可比性，如锅炉热效率与发电效率之间就不可比。不仅如此，更关键的是对于绝大多数高耗能产品无法用式2-26计算热效率。也就是说，在第一定律统计和折算框架下，我们不能科学定义能源利用的效率。由于广泛采用这种基于热力学第一定律的能源折算方法，以至于绝大多数文献都不提供燃料的高位热值可以说，以低位热值作为能源的折算标准，无形之中放松了对其能源利用的要求，这对于节能减排的大局也是不利的。

2) 第二定律的折标煤系数

第二定律折煤系数是以燃料的等价为基础，也就是燃料的理论最大作功能力等价。即：

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?Bme??Bef,mkf,k (2-27)

因此基于燃料，燃料k的折算为燃料l的等价折算系数为：

??e,k?Bl/Bk?e?f,k/ef,l (2-28) 式中：

同理，假定l燃料为标准煤，则k燃料的折标煤系数为?e,k。按标准煤不含水分考虑，由式

?2-15，e?f,l=?hL,s，于是有第二定律和第一定律折标煤系数的关系：

??e,k?Bl/Bk?e?f,k/ef,l???? ?(?hL,k/ef,l)?(ef,k/?hL,k)???k?(e?f,k/?hL,k)?e?f,l—l燃料的比，ef,k—k燃料的比。可以用式2-13和式2-15计算。

24. 节能减排决策分析的三个层次。 1）新建耗能项目的市场准入标准问题 新建耗能项目的立项及其发展，必须要有超前性，即要使这些项目在建成后的相当长一个时期仍具有先进的节能减排特性，不能一建成就面临整改的窘境

2）现有耗能设备或生产工艺在规定考核时期内的节能减排特性及其潜力

对现役设备的节能减排特性及其潜力的分析，必须针对今后若干年的分析预测 3）老旧低效技术设备的关停和淘汰的标准问题

老旧低效设备的关停和淘汰，必须是基于目前及其后有限时间的分析

25. 能源利用的评价原则。

资源统计口径统一原则——标准煤

产品等价原则——基于第二定律进行界定

二次能源等价原则——利用(当量)性能系数或(当量)电耗率指标评价终端产品生产的二次能源消耗。即：

ECOP?Qh/(EECR??Wp) [-] (3-1)

或，eecr?(EECR??Wp)/P (3-2)

式中，Qh为供热(冷)量[kW]；P为产品产量[kg/h, m3/h, kg?km, etc.]；EECR为生产Qh和P的(当量)电耗量[kW]；?Wp为输配电功[kW]；ECOP为(当量)性能系数[-]；eecr单位产量的(当量)电耗。

显然，将二次能源基于电量的等价化处理是分析终端能源利用的关键，也是能源利用分析与评价的一个重要原则。

终端产品的二次能源消耗——性能系数or单位电耗

终端产品的燃料单耗——单耗分析方法的简单化

26. 评价基准的特性与选择。

基准的主要特性——相对性、发展性和区域性

基准电的燃料单耗bn(e)在评价能源利用中起着重要的基准作用。尽管电网机组型式很多，性能相差很大；电网负荷变化很大，机组供电燃料单耗随负荷的变化而变化。但从确定基准的角度，我们可以选择某特定机组额定工况下的供电燃料单耗为评价基准，完全可以忽略作为基准的

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物理量本身也在变化的问题。从能源科学管理和推进技术进步的角度，所选择的评价基准应能适应电力技术的发展，并保持一定的稳定性，因此，本文建议选择电网主力机组在额定工况下的供电燃料单耗为评价基准。

27. 在hs图和Ts图上画出实际换热器的不可逆损失。

换热器的不可逆性至少包括温差传热过程以及流动阻力的节流效应。

hs图和Ts图类似

28. 在Ts图上画出有散热的节能过程的不可逆损失。

T1p1p222aT00ΔscrsT00Δscr1p1p1p2T2ap22p2p1s 图1.7 膨胀过程的不可逆损失 图1.8 压缩过程的不可逆损失

29. 供热系统的传递特性及分析。

若供热系统中的第i子系统的效率wi发生变化，其后第i至第n子系统的效率都将随之变化，因此，系统总燃料单耗的变化为：

?b?b?b?b?()?wi?()?wi?1?????()?wn ?wi?wi?1?wn n1111?(??wi???wi?1???????wn) ??bminq?wwwwj?1jii?1n 第i至第n子系统的附加燃料单耗变化为：

10

求和ΣΔbi=Δbi+Δbi+1+…+Δbn，整理得： nn ??bj??bminq??1?(1??wi?1??wi?1????1??wn)wiwi?1wnj?ij?iwj

i?1?b1进一步推导有： n??w ??bjj?1j

j?i因此，第i子系统效率变化引起系统燃料单耗的增量与第i子系统及下游各子系统附加燃料单耗增量之和的比值等于该子系统上游各子系统的效率倒数的连乘积——称为放大系数

30. 锅炉不可逆损失分布特性。

基于第二定律，锅炉热传递过程实质也是传递过程，可以分为四个过程：从燃料到绝热燃烧产物获得的热流，再到实际燃烧放热过程传递热量所具有的热流以及工质热流。如下图所示。

Bsef(Bh)ssl,fEd?Qd(1?T0)TdEc?Qc(1?T0)TcEb?Qb(1?T0)Tb锅炉传递过程示意图

针对工质在各受热面的吸热量?Qbi，锅炉各换热环节所传递的热流可以分别表示为：

TTEb??Ebi??Qbi(1?0)?Qb(1?0)

TbiTbTTEc??Eci??Qci(1?0)?Qc(1?0)

TciTcTTEd??Edi??Qdi(1?0)?Qd(1?0)

TdTd1）假定对应于工质吸热量Qb??Qbi的标准煤耗量Bs??Bis的燃料为Ef??Efi ??Bisef，

则理论燃烧过程的耗损、效率分别为：

?Efd?Ef?Ed (4-36)

???Efdi??(Efi?Edi)?exfd?Ed??Edi?Ef?EfiQd(1?T0)Td (4-37)

?Bsef??d(1?T0)Td2）理论燃烧与锅炉实际燃烧放热过程的耗损和效率分别为：

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?Edc?Ed?Ec???Edci??(Edi?Eci)ex?dc? (4-38)

Ec??Eci?Ed?EdiQc(1?T0T)(1?0) (4-39) Tc?1?Tc?bT?d(1?T0)Qd(1?0)TdTd3）锅炉实际燃烧放热过程与工质吸热过程的耗损和效率分别为：

?Ecb?Ec?Eb (4-40)

???Ecbi??(Eci?Ebi)ex?cb?Eb??Ebi?Ec?EciQb(1?T0T)(1?0) Tb?Tb?TTQc(1?0)(1?0)TcTc

31. 试阐述单耗分析与电厂锅炉、汽轮机系统参数匹配。

根据单耗分析理论，锅炉系统和汽轮机系统第二定律效率分别可以表示为：

b?ex??b(1?ToTh) (4-23)

t?ex??t/(1?T0/Th) (4-24)

对于再热机组锅炉，其热能产品分为基本循环吸热量和再热吸热量两个部分，因此其综合吸热平均温度可用下式计算：

\'Qfw?Qrh(hb?hfw)??rh(hrh?hrh)Th?? [K] (4-25) \'?Sfw??Srh(sb?sfw)??rh(srh?srh)式中，Qfw，Qrh分别为给水吸热量和再热吸热量；?Sfw，?Srh分别为给水和再热气流吸热的熵增加；hb，hfw分别为锅炉出口蒸汽焓和给水焓；?rh为再热蒸汽份额；别为再热前后蒸汽焓；蒸汽熵。

从第一定律角度，电站锅炉热效率已高达90-93%，基本没有改进的余地。从第二定律角度，锅炉的第二定律效率不仅取决于其热效率，更主要的是取决于其热产品品位的高低，即提高基本循环、再热循环吸热平均温度可有效提高锅炉第二定律效率，这就是高参数大容量机组能够提高发电效率的关键——参数配置很关键。

sb'hrh，

\hrh分

，

sfw分别为锅炉出口蒸汽熵和给水熵；

'srh，

\srh分别为再热前后

32. 基于单耗分析理论，分析锅炉主要换热设备的作用。

在锅炉内由于存在着温度差，故导致不可逆损失，从燃料到理论燃烧温度下燃烧产物的值到烟气实际放热温度下的热流最后到工质吸热得到的热流。

图4.12为锅炉各换热设备附加单耗及构成。根据工质进出锅炉的热力参数计算，其最低理论单耗为19.63kg/GJ；图中各附加单耗之和为16.649 kg/GJ，即锅炉的实际燃料单耗为36.279kg/GJ，与锅炉94% (=34.1/36.279)的热效率相对应。图4.12清晰地显示水冷壁的附加

12

燃料单耗最高，与其巨大的传热温差以及传热量相一致。 （省煤器不行~）

JJGG//ggkk 耗单加附附加单耗9876543210bcbibcbibdcibdcibfdibfdi省煤器 水冷壁 低过低过 分隔屏 低再 高再省煤器水冷壁分隔屏 屏过屏过 末过末过低再高再

33. 谈谈你对节能潜力以及不可逆损失的认识。

“全国节约型电力企业建设成就展及技术论坛”上，有关专家指出，我国电力企业能耗较高，工业用电利用效率偏低，电力行业节能潜力巨大。尽管近年来我国已建立了较为系统的电力行业资源节约规范、标准和管理体系，电力工业技术水平得到较大提高，但与世界先进水平相比，我国发电企业的供电煤耗仍相差约50克/千瓦时，输电线损率比国际先进电力公司高2%至2.5%，一年总计多损失电量450亿千瓦时，相当于我国中部地区一个省全年的用电量。同时，我国工业用电利用效率偏低，高耗能、高污染企业比重偏大。

34. 谈谈你对我国“十一五”期间实施的节能减排政策措施及效果的看法。

党中央、国务院高度重视节能减排工作，把节能减排作为调整经济结构、转变发展方式、应对气候变化、推动科学发展的重要抓手，提出“十一五”单位GDP 能耗降低20%左右、主要污染物排放总量减少10%的约束性指标。

节能减排的成效主要体现在六个方面：

一是为保持经济平稳较快发展提供了有力支撑。二是扭转了我国工业化、城镇化加快发展阶段能源消耗强度和污染物排放大幅上升的势头。三是促进了结构优化升级。重点行业先进生产能力比重明显提高，大型、高效装备得到推广应用。2009 年与2005 年相比，电力行业300兆瓦以上火电机组占火电装机容量比重由47%上升到69%四是推动了节能技术进步。重点行业主要产品单位能耗均有较大幅度下降，能效整体水平得到提高。2009 年与2005 年相比，火电供电煤耗由370 克/千瓦时降到340 克/千瓦时，下降了8.11%；五是环境质量有所改善。六是为应对全球气候变化做出了重要贡献。“十一五”通过节能提高能效少消耗能源6.3 亿吨标准煤，减少二氧化碳排放14.6 亿吨，得到国际社会的广泛赞誉，也体现了我负责任大国的形象。

这些成绩的取得，是在我国经济增长速度大大超出加快淘汰落后产能是转变发展方式、调整经济结构、提高经济增长

质量和效益的重大举措，是实现“十一五”节能减排目标的重要措施。十大重点节能工程包括：燃煤工业锅炉（窑炉）改造工程、区域热电联产工程、余热余压利用工程、节约和替代石油工程、电机系统节能工程、能量系统优化工程、建筑节能工程、绿色照明工程、政府机构节能工程、节能监测和技术服务体系建设工程。

35. 什么是绝热过程和等熵过程？二者有何区别？

热力学系统始终不与外界交换热量，即Q =0 的过程。

等熵过程指的是过程中没有发生熵变，熵值保持恒定的过程。

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根据热力学第一定律，在绝热过程中，系统对外所作的功等于内能的减少量。根据热力学第二定律，在可逆的绝热过程中，系统的熵不变，而一般的绝热过程是熵增的过程。

36. 什么是和熵，它们在分析热力循环中有何用处？

在给定的环境下具有无限可能转化的能，叫；熵ds=δq/T；可采用用分析法，分析热循环效率更合理，熵可以反映机组的不可逆性。

37. 试分析影响锅炉热效率和第二定律效率的主要因素，阐述提高锅炉效率的措施。

锅炉热效率是指单位时间内锅炉有效利用热量占锅炉输入热量的百分比，或相应于每千克燃料(固体和液体燃料)，或每标准立方米(气体燃料)所对应的输入热量中有效利用热量所占百分比。 燃料送入锅炉的热量，其中大部分被锅炉受热面吸收，产生水蒸气。这是被利用的有效热量。而另一部分热量损失掉了，这部分热量，称为热损失。锅炉的热效率是指燃料送入的热量中有效热量所占的百分数。现代大型锅炉的热效率在90%左右。提高锅炉热效率就是增加有效利用热量，减少锅炉各项热损失，其中重点是降低锅炉排烟热损失和机械未完全燃烧损失。 （1）降低锅炉排烟热损失。

1）降低空气预热器的漏风率，特别是回转式空气预热器的漏风率。

2）严格控制锅炉锅水水质指标，当水冷壁管内含垢量达到400mg/m 时，应及时酸洗。 3）尽量燃用含硫量低的优质煤，降低空气预热器入口空气温度，现代大容量发电锅炉均装有空气预热器，防止空气预热器冷前端受热面上结露，导致空气预热器低温腐蚀。采用提高空气预热器入口空气温度，增大锅炉排烟温度（排烟热损失增加）的方法，延长空气预热器使用寿命。

（2）降低机械未完全燃烧热损失。

1）根据锅炉负荷及时间调整燃烧工况，合理配风，尽可能降低炉膛火焰中心位置，让煤在炉膛内充分燃烧。

2）根据原煤挥发分及时间调整给煤量，使煤量维持最佳值。

（3）降低锅炉的散热损失，主要加强锅炉管道及本体保温层的维护和检修。

38. 提高发电厂效率的措施主要有哪些？

提高蒸汽初参数；降低蒸汽终参数；采用给水回热循环；采用蒸汽再热循环；热电联产。

39. 什么是理论燃烧温度，解释锅炉炉内燃烧与理论燃烧温度的关系。

理论燃烧温度,假设燃料在绝热条件下以理论空气量完全燃烧时燃烧产物所能达到的温度；实际测得的锅炉炉内燃烧温度(包括火中的温度)都低于理论燃烧温度。因为燃烧时空气过量以及燃烧热部分地消耗于周围环境的加热上。

40. 试解释热电联产及热电联产节能的原因。

发电厂既生产电能，又利用汽轮发电机作过功的蒸汽对用户供热的生产方式，是指同时生产电、热能的工艺过程，较之分别生产电、热能方式节约燃料。以热电联产方式运行的火电厂称为热电厂。对外供热的蒸汽源是抽汽式汽轮机的调整抽汽或背式汽轮机的排汽，压力通常分为0.78～1.28MPa和0.12～0.25MPa两等。前者供工业生产，后者供民用采暖。热电联产的蒸汽没有冷源损失，所以能将热效率提高到85%，比大型凝汽式机组(热效率达40%)还要高得多。

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41. 何谓锅炉省煤器，试利用热力学第二定律解释发电厂锅炉省煤器的作用。

省煤器在锅炉中作用：吸收低温烟气热量加热给水，提高锅炉效率，减少燃料，降低汽包热应力。从第二定律出发，对于锅炉各受热面的热负荷，燃料的理论燃料温度与燃料实际燃烧放热过程的温差是巨大的，炉膛燃烧温度最高，因此水冷壁的效率最高，而省煤器处烟气放热温度最低，因此省煤器效率最低。

42. 试阐述热流与热力学平均温度的关系，以及在分析热力学过程和循环的运用。

温度T1下的热量Q1转变为功的能力，称为热流或热量。 事实上，根据熵的定义：

ds =δq/T (1-13)

对如图1.4所示的放热过程，其放热量为：

q12?Tds12??T12(s2?s1) (1-14) ?h2?h1因此，放热过程的热力学平均温度为：

T12?q12h?h?21 (1-15) s2?s1s2?s1状态点1的值：e1=h1-T0s1 状态点2的值：e2=h2-T0s2

12放热过程的作功能力变化为：Δe12 =e2-e1=h2- h1-T0(s2-s1)

=q12-T0(s2-s1)

因此，12放热过程作功能力的变化为：

T?e12?(1?0)q12 (1-16)

T1212过程为放热过程，q12为负值，因此热力系统的作功能力减少。根据作功能力的定义，从上式中可以看出，在T12的热力学平均温度下，一定换热量q=|q12|具有的值为：

Teq?(1?0)q (1-17)

T12对比式(1-12)，不难理解一定温度下的热量q具有的作功能力(热流)等于其经由工作在热力学平均温度T12和环境温度T0之间的卡诺循环的作功量。

基于第二定律，锅炉热传递过程实质也是传递过程，从燃料到绝热燃烧产物获得的热流，再到实际燃烧放热过程传递热量所具有的热流以及工质热流。如图4.5所示。

Bsef(Bshls,f)Ed?Qd(1?T0)TdEc?Qc(1?T0)TcEb?Qb(1?T0)Tb

图4.5 锅炉传递过程示意图

针对工质在各受热面的吸热量?Qbi，根据式1-17，锅炉各换热环节所传递的热流可以分别表示为：

Eb??Ebi??Qbi(1?Ec??Eci??Qci(1?T0TbiT0Tci)?Qb(1?)?Qc(1?T0TbT0Tc) (4-33) ) (4-34)

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