长春工程学院能源与节能技术论文题目：热力学第一定理第二定理在节能技术上的应用专业：过程武器与控制工程班级；12级03学号：姓名：****民经济的命脉，与人民生活和人类的生存环境休戚相关，在社会可持续发展中起着举足轻重的作用。并且目前能源紧缺，资源借助率低是一个很大的问题。为解决能源紧缺问题，目前正同时从两条途径着手：一、开发新能源；二、开展节能的研究。其实，从能否早日的收到实效的角度出发，举办节能研究更具有现实意义。节能研究主要包含两方面的内容：一、如何提升现有的能量转换系统和装置（包括各种类型的热机、热交换器、泵及风机等）的效率，以最大限度地发挥其潜在能力；二、研究借助常规能源（如煤、石油、天然气）的新的能源转换系统（如煤气轮机—蒸汽轮机联合循环装置，磁流体发电设备—常规火电站联合发电系统，供采暖的新型热泵系统等）。研究能量属性及其转换规律的科学是热力学。从热力学的角度看，能量是物质运动的测度，运动是物质的存在的方式，因而一切物质都有能量。热力学能广义上讲包括分子热运动产生的内动能、分子间互相作用所产生的内位能、维持一定分子结构的物理能和原子核内部的核能。热化学工作者在节能中的主要任务似乎不是设法降低通常概念的热能的损失，而是必须从热力学第一定理和第二定理出发，使能量的可用度得到最充分的借助。
就热力学的观点来说，“所费少于所当费，或所得多于所可得，都是浪费”。能量的可用度的损失，和各类过程的不可逆性直接有关。为此，节能的首要任务在于“和不可逆性做斗争”。为评价能量转换装置的工作性能，目前都采用传统的基于热力学第一定理的效率概念。近些年来，因为能源过剩愈发严重及人们逐渐认识到节能工作在解决能源问题中的重大意义，以热力学第二定理为基础的效率概念导致了广泛的注重。我国正在大力举办节能工作，并取得了很大的成绩。借助热力学第一定理即能量守恒与转换定理和热力学第二定理即能量贬值定律，并将此应用到节能工作上，将为节能工作带来更大的进步与发展。一、热力学第一定理和第二定理总所周知，能量在量方面的变化，遵守自然界最普遍、最基本的规律，即能量守恒与转换定理。能量守恒和转换定理强调：“自然界的一切物质都具有能量；能量既不能创造，也不能剿灭，而只能从一种方式转换成另一种方式，从一个物体传递到另一个物体；在能量转换与传递过程中能量的总数恒定不变。”热能是自然界广泛存在的一种能量，其他方式的能量（如机械能、电能、化学能）都很容易转换成热能。热能与其他方式能量之间的转换也必然遵守能量守恒和转换定理——热力学第一定理。
热力学第一定理强调：热能作为能量，可以与其他方式的能量互相转换，在转换过程中能量总数保持不变。能量除了有量的多少，还有质的高低。热力学第一定理只说明了能量在量上要守恒，并没有说明能量在“质”方面的高低。另一方面热力学第一定理只告诉我们某一个变化过程中的能量关系，并没有告诉我们这个变化过程进行的方向。自然界进行的能量转换过程是有方向性的，不须要外界帮助能够手动进行的过程称之为自发过程，反之为非自发过程。自发过程都有一定的方向，若要使自发过程反向进行并回到初始状态，则须要耗费代价，所以自发过程都是不可逆过程。如同热力学第一定理一样，热力学第二定理也是常年实践经验的总结。热力学第二定理的实质是能量贬值原理。它强调，能量转换过程总是朝着能量贬值的方向进行。能量传递过程也总是自发地朝着能量品质下滑的方向进行。热力学第二定理深刻地指明了能量转换过程以及能量传递过程的方向、条件及限度。二、节能概述能源是国家的基础工业，是国民经济和社会发展的重要物质基础，是增强和改善人民生活的必要条件。它的开发和借助是评判一个国家经济发展和科学技术水平的重要标志。节能，从能源的角度顾名思义就是节省能源消费，即从能源生产开始，仍然到最终消费为止，在开采、运输、加工、转换、使用等各个环节上都要降低损失和浪费，增强其有效借助程度。
节能，从经济的角度则是指通过合理借助、科学管理、技术进步和经济结构合理化等途径，以最少的煤耗取得最大的经济效益。我国是最大的发展中国家，节能对我国经济和社会发展更有着特殊的意义，主要表现在：（1）节能是实现我国经济持续、高效发展的保证；（2）节能是调整消耗功供给低温热源的热供热系数国民经济结构、提高经济效益的重要途径；（3）节能将减轻我国运输的压力；（4）节能将有利于我国的环境保护。三、热力学第一定理效率和第二定理效率在能量借助中热效率和经济性是极其重要的两个指标。因为存在着耗散作用、不可逆过程以及可用能损失，在能量转换和传递过程中，各类热力循环、热力设备和能量借助装置，其效率都不可能是100%的。依据热力学原理，对于一切热工设备有：如对热设备有对动力循环对理想的卡诺循环为低温热源的湿度。对制热循环对理想的逆向卡诺制热循环分别为低温热源（如大气）、低温热源（如冷库）的气温。对供水循环耗费的代价获得的利润经济性指标供给热有效借助热热效率供给热输出功热效率从高温热源“抽”走的制热系数分别为低温热源（如温度）和高温热源（如大气）的气温。以上、不仅强调了在同样气温范围内实际的动力循环、制冷循环和暖气循环的经济指标的极限值，同时也指明了提升其经济性指标的途径。
四.第一定理和第二定理在节能上的应用举例1．热泵节能与应用热泵是一种将高温热源的热能转移到低温热源的装置。一般用于热泵装置的高温热源是我们周围的介质——空气、河水、海水，或则是从工业生产设备中排出工质，这种工质常与周围介质具有相接近的体温。热泵装置的工作原理与压缩式制热机是一致的；在大型空调器中，为了充分发挥它的效能，在夏天空调降温或夏季烤火，都是使用同一套设备来完成的。在夏季烤火时，将空调器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作。在夏天空调降温时，按制热工况运行，由压缩机排出的高压蒸气，经换向阀步入冷凝器，制热剂蒸气被凝结成液体，经节流装置步入蒸发器，并在蒸发器中放热，将室外空气冷却，蒸发后的制热剂蒸气，经换向阀后被压缩机吸入，这样周而复始，实现制热循环。在夏季烤火时，先将换向阀转向热泵工作位置，于是由压缩机排出的高压制热蒸气，经换向阀后流入室外蒸发器（作冷凝器用），制热剂蒸气冷凝时放出的热容，将室外空气加热，达到室外烤火目的。2．基于热力学第二定理的降耗CO的燃煤发电技术温室二氧化碳的排放给全球气候带来了巨大灾难，而燃煤发电所导致的CO排放量巨大，因而能量守恒定律与能源，对燃煤发电系统进行CO降耗刻不容缓。
首先对一国外典型的600MW燃煤机组的传统发电系统、燃烧后捕集整修系统、氧/燃料燃烧整修系统进行了模拟仿真估算。在研究估算中发觉CO压缩系统消耗的能量仅次于再沸器热耗和空分系统，其压缩过程中每一级压缩二氧化碳的体温可达120CO的燃煤发电系统进行详尽的火用剖析估算和比较。研究结果表明，燃烧后CO捕集整合系统的火用效率为35.59%，氧/燃料燃烧系统的火用效率为37.75%，相较传统燃煤发电系统均有大幅度增长。炉窑设备在燃烧后捕集系统与传统燃煤系统中，均为火用损失最大的设备，这是因为燃烧和传质的不可逆导致的。之后运用矩阵模式的热经济学方式对传统燃煤发电系统、燃烧后捕集整修系统、氧/燃料燃烧整修系统进行热经济性剖析，剖析其发电成本的产生过程和系统中各个子系统的热经济性好坏。研究结果表明，传统燃煤发电系统为0.28￥/KWh，氧/燃烧后捕集整修系统为0.53￥/KWh，氧燃料燃烧整修系统为0.40￥/KWh，矩阵模式热经济学对降耗CO的燃煤发电系统有良好的适应性，才能科学合理的对其进行成本核算。最后基于夹点剖析技术对燃烧后捕集整修系统、氧/燃料燃烧整修系统与CO多级压缩系统进行了热能剖析与整合，提出了合理的换热网路设计，达到了热能回收减少系统煤耗的目的。
通过对燃烧后捕集发电系统的夹点优化整修，节省了42.55%的加热工程热量和70.15%的冷却工程药量。通过对氧/燃料燃烧发电系统的夹点优化整修，节省了约58.15%外加热公用工程和88.93%的外加冷却公用工程量。优化设计以后的CO多级压缩与CCS发电系统的整合系统，间接增加发电量约为10.8MW左右，提升系统发电效率约为0.78%。节能，从能源的角度顾名思义就是节省能源消费；从经济的角度则是指通过合理借助、科学管理、技术进步和经济结构合理化等途径，以最少的煤耗取得最大的经济效益。其实节能时必须考虑环境和社会的接受能力，即节能“是指强化用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的举措，降低能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，愈发有效、合理地借助能源”。同时我们在节能中要学会借助热力学第一定理和第二定理能量守恒定律与能源，运用科学理论知识以达到科学节能的目的。