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1、第一篇能源的统计和计量1 1、能（能量）、能（能量）能是一个物理概念，根据描述宏观物体基本运动的牛能是一个物理概念，根据描述宏观物体基本运动的牛顿力学定义，能是作功的本领。更进一步说，能是物理运顿力学定义，能是作功的本领。更进一步说，能是物理运动的一种度量，并且是物质运动状态的单值函数。相应于动的一种度量，并且是物质运动状态的单值函数。相应于不同形式的运动，能量可分为很多种，如机械能（机械运不同形式的运动，能量可分为很多种，如机械能（机械运动中的动能和势能）、分子内能、电能、化学能及核能。动中的动能和势能）、分子内能、电能、化学能及核能。一、相关名词解释 2 2、能源、能源 能源能源是指煤炭、
2、原油、天然气、电力、焦炭、煤气、热力、成品是指煤炭、原油、天然气、电力、焦炭、煤气、热力、成品油、燃料油、液化石油气、可再生能源和其他直接或者通过加工、转油、燃料油、液化石油气、可再生能源和其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源。换而取得有用能的各种资源。能源不是一种单纯的物理概念，还包括技术经济的含义，也就是能源不是一种单纯的物理概念，还包括技术经济的含义，也就是说，必须是技术经济上合理的那些可以得到能量的资源才能称之为能说，必须是技术经济上合理的那些可以得到能量的资源才能称之为能源。源。一次能源一次能源 指以原始状态存在于自然界，不需要加工或转换可以指以原始状态存在于自然界，不需
3、要加工或转换可以直接利用的能源。如原煤、原油、天然气、水能、太阳能、生物质能、直接利用的能源。如原煤、原油、天然气、水能、太阳能、生物质能、海洋能、风能、地热能，等等。它们在未被开发之前，处于自然赋存海洋能、风能、地热能，等等。它们在未被开发之前，处于自然赋存状态，就叫能源资源。某些一次能源所含的能量间接来自太阳能，由状态，就叫能源资源。某些一次能源所含的能量间接来自太阳能，由太阳能自然转换，即不通过人工形成，如煤炭、石油、天然气、生物太阳能自然转换，即不通过人工形成，如煤炭、石油、天然气、生物质能、水能、风能、海洋能等均属此类。世界各国的能源产量和消费质能、水能、风能、海洋能等均属此类。世界
4、各国的能源产量和消费量，一般均指一次能源而言。习惯上把各种一次能源折算到标准煤，量，一般均指一次能源而言。习惯上把各种一次能源折算到标准煤，每吨标准煤（每吨标准煤（tcetce）的发热量规定为）的发热量规定为7000KCal7000KCal。二次能源二次能源 指由各种能源（一种或多种）经过加工转换后产出的另指由各种能源（一种或多种）经过加工转换后产出的另一种形态的能源产品。主要有蒸汽、焦炭、煤气、电力、热水，以及一种形态的能源产品。主要有蒸汽、焦炭、煤气、电力、热水，以及汽油、柴油、重油等石油制品。在生产过程中排出的余能、余热，如汽油、柴油、重油等石油制品。在生产过程中排出的余能、余热，如高温
5、烟气、可燃气、蒸汽、热水、排放的有热流体等也属于二次能源。高温烟气、可燃气、蒸汽、热水、排放的有热流体等也属于二次能源。一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源，都称做二次能源。一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源，都称做二次能源。比如电力是由煤炭、石油、天然气、水力等一次能源转换来的。在烧比如电力是由煤炭、石油、天然气、水力等一次能源转换来的。在烧煤电厂，煤炭燃烧的化学能先变成蒸汽热能，蒸汽热能再去推动汽轮煤电厂，煤炭燃烧的化学能先变成蒸汽热能，蒸汽热能再去推动汽轮机变成机械能，汽轮机带动发电机转换成电能，一共转换了三次，但机变成机械能，汽轮机带动发电机转换成电能，一共转换了三次，但
6、不叫三次能源，仍把它叫做二次能源。不叫三次能源，仍把它叫做二次能源。按按照能源在流通领域中的地位分类。照能源在流通领域中的地位分类。商品能源商品能源是指进入市场，在是指进入市场，在国内或国际市场上正规买卖的能源。如煤炭、焦炭、石油、电力等。国内或国际市场上正规买卖的能源。如煤炭、焦炭、石油、电力等。非商品能源是指那些一般不同国市场交换的能源，如风能、太阳能或非商品能源是指那些一般不同国市场交换的能源，如风能、太阳能或柴草、秸秆等。根据这种定义，商品能源和非商品能源所包括的内容柴草、秸秆等。根据这种定义，商品能源和非商品能源所包括的内容也是随着时间和地域而变化的。也是随着时间和地域而变化的。常规
7、能源常规能源指在目前的科学技术条件下，已广泛使用的能源。如煤炭、石指在目前的科学技术条件下，已广泛使用的能源。如煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能。世界能源消费几乎全靠这五大能源来供应，油、天然气、水能和核裂变能。世界能源消费几乎全靠这五大能源来供应，在今后相当长的时间内，它们仍将是世界能源的主力在今后相当长的时间内，它们仍将是世界能源的主力。新能源新能源 指指目前尚未被大规模利用、正在积极研究、目前尚未被大规模利用、正在积极研究、有待推广的一次能源。所谓有待推广的一次能源。所谓“新新”是相对常规能源来说的，是相对常规能源来说的，如核聚变能、核裂解能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、如核聚变能、
8、核裂解能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、海洋能等。在我国，核裂变能尚处于开发阶段，也氢能、海洋能等。在我国，核裂变能尚处于开发阶段，也常把它归入新能源之列常把它归入新能源之列。可再生能源可再生能源可再生能源可再生能源 指在生态循环中能够循环使用、不断得到补充再生的一次能源。如太阳能、指在生态循环中能够循环使用、不断得到补充再生的一次能源。如太阳能、风能、水能、生物质能、潮汐能、地热能（也有的把它当作再生与非再生之风能、水能、生物质能、潮汐能、地热能（也有的把它当作再生与非再生之间的能源之列）等。从资源角度看，可以认为它们是取之不尽、用之不竭的。间的能源之列）等。从资源角度看，可以认为它们
9、是取之不尽、用之不竭的。不可再生能源不可再生能源不可再生能源不可再生能源 能源资源储量有限，随着不断的开发和利用终究要耗竭，这种不能再生的能能源资源储量有限，随着不断的开发和利用终究要耗竭，这种不能再生的能源称为不可再生能源，也称矿物能源。如煤炭、石油、天然气、核燃料等。源称为不可再生能源，也称矿物能源。如煤炭、石油、天然气、核燃料等。生产过程中副产但具有利用价值的生产过程中副产但具有利用价值的,主要有：主要有：(1)(1)高中温余热，即各种冶炼炉、加热炉、工业锅炉和其它高温窑炉排出的烟高中温余热，即各种冶炼炉、加热炉、工业锅炉和其它高温窑炉排出的烟气热等；气热等；(2)(2)化学反应热，即合
10、成氨生产回收利用的变换气反应热；裂解产物急冷降温化学反应热，即合成氨生产回收利用的变换气反应热；裂解产物急冷降温放出的热量等；放出的热量等；(3)(3)高温产品及高温渣液的物理热，即炼焦过程和金属冶炼、金属轧制过程散高温产品及高温渣液的物理热，即炼焦过程和金属冶炼、金属轧制过程散发的热量和渣液；发的热量和渣液；(4)(4)废水废气带出的物理热。如废水废气带出的物理热。如焚烧炉焚烧炉排出的高温气体及各种高温炉体冷却水排出的高温气体及各种高温炉体冷却水所带出的热量；所带出的热量；(5)(5)可燃废液和放散的可燃气体，如纸浆墨液，转炉炼钢产出的一氧化碳等。可燃废液和放散的可燃气体，如纸浆墨液，转炉炼
11、钢产出的一氧化碳等。余热余能余热余能余热余能余热余能载能工质载能工质载能工质载能工质 由于本身状态参数的变化而能够吸收或放出能量的介质，即介由于本身状态参数的变化而能够吸收或放出能量的介质，即介质是能量的载体。例如，在加热过程中可利用载热体从热源吸取热量，质是能量的载体。例如，在加热过程中可利用载热体从热源吸取热量，再传给被加热的物料。常用的载能体有蒸汽、空气、烟道气、水、水再传给被加热的物料。常用的载能体有蒸汽、空气、烟道气、水、水溶液、汞、熔盐、熔融金属和某些有机物，以及固态载能体如砂粒、溶液、汞、熔盐、熔融金属和某些有机物，以及固态载能体如砂粒、焦炭等。采用载热体加热或冷却可使操作安全，
12、温度均匀并易于控制。焦炭等。采用载热体加热或冷却可使操作安全，温度均匀并易于控制。耗能工质耗能工质耗能工质耗能工质 有一些是生产过程中的媒介物质或能量交换中的载能体，这些物质被有一些是生产过程中的媒介物质或能量交换中的载能体，这些物质被称为工作介质又可称为工质。耗能工质是指生产过程中所消耗的，不称为工作介质又可称为工质。耗能工质是指生产过程中所消耗的，不作为原料使用，也不进入产品，制取时又需要消耗能源的工作物质。作为原料使用，也不进入产品，制取时又需要消耗能源的工作物质。例如，自来水既可作为载能体，又是一种耗能工质，因为获得自来水，例如，自来水既可作为载能体，又是一种耗能工质，因为获得自来水，
13、常常消耗电能。只有作为能量形式使用的耗能工质才具有等价热值和常常消耗电能。只有作为能量形式使用的耗能工质才具有等价热值和当量热值。当量热值。1 1、有效数字有效数字有效数字有效数字 测量结果数据因含有误差，所以都是近似数。用有限数位表示的无理测量结果数据因含有误差，所以都是近似数。用有限数位表示的无理数（例如用数（例如用3.14163.1416来表示来表示）和将多位数截取为较少数位的数（例如）和将多位数截取为较少数位的数（例如3.3283.328截取为截取为3.33.3）也都是近似数。）也都是近似数。近似数各位上的数字有可靠数字和可疑数字之分：前面不含误差的数近似数各位上的数字有可靠数字和可疑
14、数字之分：前面不含误差的数字是可靠数字，后面含有误差的数字是可疑数字。字是可靠数字，后面含有误差的数字是可疑数字。故在记录测量数值时，除了准确数字外，末位只保留一位不准确可疑数故在记录测量数值时，除了准确数字外，末位只保留一位不准确可疑数字，此时所记录的数字称为有效数字。有效数字就是在测量中所能得到的字，此时所记录的数字称为有效数字。有效数字就是在测量中所能得到的有实际意义的数字。它包括全部可靠数字以及最后一位不确定数字。有实际意义的数字。它包括全部可靠数字以及最后一位不确定数字。二、数值统计二、数值统计1 1、有效数字、有效数字 由四舍五入得到的近似数，从左边第一个不是零的数字起，到末位数字
15、由四舍五入得到的近似数，从左边第一个不是零的数字起，到末位数字为止的数字都叫这个数的有效数字。在记录一个测量数据时，数据中只为止的数字都叫这个数的有效数字。在记录一个测量数据时，数据中只应保留一位不确定数字。例如用最小分度为应保留一位不确定数字。例如用最小分度为0.10.1的温度计时，温度只能的温度计时，温度只能记录到记录到0.010.01，如，如24.5824.58，而不能记录到，而不能记录到0.0010.001，如，如24.58224.582。几。几个个数相加减时，保留有效数字的位数取决于绝对误差最大的一个数据，即数相加减时，保留有效数字的位数取决于绝对误差最大的一个数据，即以小数位数最少
16、的为准。以小数位数最少的为准。例如：例如：20.2+20.5420.2+20.5440.740.7几个数相乘时，以相对误差最大的数据（即数字个数最少的数据）为标几个数相乘时，以相对误差最大的数据（即数字个数最少的数据）为标准，先对其它各数值修约至比该数多一个数字后再进行乘除运算。但对准，先对其它各数值修约至比该数多一个数字后再进行乘除运算。但对第一位有效数字等于或大于第一位有效数字等于或大于8 8时，有效数字可多计一位。所得积或商的精时，有效数字可多计一位。所得积或商的精确度不得高于参加乘、除运算的各数值中精确度最差的数值的精确度。确度不得高于参加乘、除运算的各数值中精确度最差的数值的精确度。
17、例如：例如：2.52.51.011.012.52.5 8.78.712.3412.348.78.712.312.3107.01107.01107.0107.0 计算平均值时，若参加平均的数字等于或多于四个时，平均数的计算平均值时，若参加平均的数字等于或多于四个时，平均数的有效位数可增加有效位数可增加1 1。例如：（例如：（5.2+5.3+5.4+5.65.2+5.3+5.4+5.6）/4/45.375.37(1)(1)在拟舍弃的数字中，若在拟舍弃的数字中，若右右边第一个数字小于边第一个数字小于5 5时，则舍去，即所保时，则舍去，即所保留的末位数不变。留的末位数不变。如如14.243214.24
18、32，保留一位小数，得，保留一位小数，得14.214.2。(2)(2)在拟舍弃的数字中，若在拟舍弃的数字中，若右右边第一个数字大于边第一个数字大于5 5时，则进时，则进1 1，即所拟保，即所拟保留的末位数加留的末位数加1 1。如：如：26.484326.4843，保留一位小数，得，保留一位小数，得26.526.5。在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字等于在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字等于5 5时，其右边时，其右边（后边）并非全部为零时，则进（后边）并非全部为零时，则进1 1，即所拟保留的末位数字加，即所拟保留的末位数字加1 1。2、数字的修约如：如：1.05011.0501，保留一位小数，得
19、，保留一位小数，得1.11.1。(3)(3)在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字等于在拟舍弃的数字中，若左边第一个数字等于5 5，其右边的数字全部，其右边的数字全部为为“0 0”时，拟保留的末位数字若为奇数，则进时，拟保留的末位数字若为奇数，则进1 1；若为偶数（包括；若为偶数（包括“0 0”），则舍去不进。），则舍去不进。如：如：0.3500 0.3500 保留一位小数保留一位小数 得得0.40.40.4500 0.4500 保留一位小数保留一位小数 得得0.40.41.5050 1.5050 保留两位小数保留两位小数 得得1.501.50(4)(4)所拟舍弃的数字，若为两位以上的数字时，不得
20、连续进行多次修约，所拟舍弃的数字，若为两位以上的数字时，不得连续进行多次修约，应根据所拟舍弃数字中应根据所拟舍弃数字中右右边第一个数字得大小，按上述规定一次修约边第一个数字得大小，按上述规定一次修约出结果。出结果。如：如：15.4515.457 76 6修约成整数，得修约成整数，得15 15 正确；正确；不能：不能：15.4515.457 76 615.4615.515.4615.516 16 错误错误。三、三、三、三、法定计量单位法定计量单位法定计量单位法定计量单位 由国家以法令的形式规定允许使用的计量单位。其中包括单位的由国家以法令的形式规定允许使用的计量单位。其中包括单位的名称、符号。现
21、在实行的法定计量单位诞生于名称、符号。现在实行的法定计量单位诞生于19841984年年2 2月月2727日，由国日，由国务院发布的务院发布的关于在我国统一实行法定计量单位的命令关于在我国统一实行法定计量单位的命令，规定于，规定于“我国的计量单位一律采用我国的计量单位一律采用中国华人民共和国法定计量单位中国华人民共和国法定计量单位”，并，并从命令公布之日起生效，同时颁布了从命令公布之日起生效，同时颁布了中华人民共和国法定计量单位中华人民共和国法定计量单位。至此，我国有了一套既以国际单位制为基础，又结合我国实际情。至此，我国有了一套既以国际单位制为基础，又结合我国实际情况的科学、实用的法定计量单位
22、。况的科学、实用的法定计量单位。1 1 1 1、法定计量单位构成法定计量单位构成法定计量单位构成法定计量单位构成(1 1)国际单位制的基本单位；国际单位制的基本单位；(2 2)国际单位制的辅助单位；国际单位制的辅助单位；(3 3)国际单位制中具有专门名称的导出单位；国际单位制中具有专门名称的导出单位；(4 4)国家选定的非国际单位制单位；国家选定的非国际单位制单位；(5 5)由以上单位构成的组合形式的单位。由以上单位构成的组合形式的单位。(6 6)由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位由词头和以上单位所构成的十进倍数和分数单位2 2 2 2、法定计量单位的名称法定计量单位的名称法定计量单位
23、的名称法定计量单位的名称1 1、法定计量单位的名称均指单位的中文名称，单位的中文名称分为全称、法定计量单位的名称均指单位的中文名称，单位的中文名称分为全称和简称两种。和简称两种。例如：电流单位中文名称为例如：电流单位中文名称为“安安 培培”，简称为，简称为“安安”。例如：例如：“千米（公里）千米（公里）”表示公里是千米的同义词。表示公里是千米的同义词。2 2、组合单位的名称与其符号表示的顺序一致，符号中的乘号没有对应的、组合单位的名称与其符号表示的顺序一致，符号中的乘号没有对应的名称，除号的对应名称为名称，除号的对应名称为每每字，无论分母中有几个单位，字，无论分母中有几个单位，每每字只出现一次
24、。字只出现一次。例如，单位符号例如，单位符号J/kgKJ/kgK，其单位名称是，其单位名称是焦耳每千克开尔文焦耳每千克开尔文，而，而不是不是每千克开尔文焦尔每千克开尔文焦尔或或焦耳每千克每开尔文焦耳每千克每开尔文。3 3、乘方形式的单位名称，其顺序应是指数名称在前，单位名称在后。相、乘方形式的单位名称，其顺序应是指数名称在前，单位名称在后。相应的指数名称由数字加应的指数名称由数字加次方次方二字而成。二字而成。例如：截面二次矩的单位符号为例如：截面二次矩的单位符号为m m4 4，其名称为，其名称为四次方米四次方米。4 4、如果长度的、如果长度的2 2次和次和3 3次幂是表示面积和体积，则相应的指
25、数名称为次幂是表示面积和体积，则相应的指数名称为平平方方和和立方立方，其它情况均应称为，其它情况均应称为二次方二次方和和三次方三次方。例如：体积单位例如：体积单位m m3 3的名称是的名称是立方米立方米，而截面系数的单位符号虽同，而截面系数的单位符号虽同是是m m3 3，但其名称为但其名称为三次方米三次方米。5 5、书写组合单位的名称时，不加任何表示乘或除的符号或其他符号、书写组合单位的名称时，不加任何表示乘或除的符号或其他符号 例如：电阻率单位符号例如：电阻率单位符号mm，其名称为，其名称为欧姆米欧姆米而不是而不是欧姆欧姆米米、欧姆欧姆米米、欧姆欧姆米米等。密度单位等。密度单位kg/mkg/
26、m3 3的名称为的名称为千克每立千克每立方米方米，而不是，而不是千克千克/立方米立方米。”6 6、单位名称和单位符号都必须作为一个整体使用，不得拆开。、单位名称和单位符号都必须作为一个整体使用，不得拆开。例如：摄氏度的单位符号为例如：摄氏度的单位符号为，应读成，应读成2020摄氏度，不得写成或读成摄氏度，不得写成或读成摄氏摄氏2020度或度或2020度，也不得写成摄氏度，也不得写成摄氏2020，只能写成，只能写成2020。7 7、“”不是单位不是单位,它是数字符号，表示百分数。它是数字符号，表示百分数。1 110102 2，其意义是两个同类量比值的，其意义是两个同类量比值的100100倍。与此
27、类似的符号还有倍。与此类似的符号还有，表示千分数，表示千分数，1110103 3；1ppm1ppm10106 6，ppmppm，表示百万分数，表示百万分数，这些也不是单位。这些也不是单位。第二篇企业能源管理概述 1.合理利用能源,节约能源 2.能源的科学管理是合理用能的重要保证 3.对经济增长及质量的意义二、企业能源管理主要内容 1、贯彻、落实国家及各部门的法律、法规、方针、政策和标准;2、研究、制定企业能源规划、制定企业能源方针;3、加强企业能源计量、存储、输送、生产等环节的管理;一、目的和意义 4、组织测定设备能耗、编制企业能量平衡表和能流图;5、根据有关能耗标准,制定企业能耗定额,开展对
28、标、达标活动;6、制定企业能源管理制度及各项管理规定,并监督执行;7、企业新增加用能项目合理用能评价;8、组织开展节能培训、教育工作,提高全体职工的节能意识;9、进行节能宣传、评比活动;10、配合能源监察(监测)等项活动。1 1、企业能量平衡定义、企业能量平衡定义:以企业为对象的能量平衡以企业为对象的能量平衡,包括各种能源的收入和支出的平衡包括各种能源的收入和支出的平衡,消耗及有效利消耗及有效利用和损耗之间的数量衡用和损耗之间的数量衡.输入能量输入能量=输出能量输出能量+体系中能量的变化体系中能量的变化三、企业能量平衡及能源平衡表三、企业能量平衡及能源平衡表2 2、能源平衡和编制能源平衡表的注
29、意事项、能源平衡和编制能源平衡表的注意事项（1 1）数据的收集，必须要有根据有来源。）数据的收集，必须要有根据有来源。（2 2）能源平衡表中的数据要求尽可能的详细完善。）能源平衡表中的数据要求尽可能的详细完善。（3 3）各能源的热值应当统一。）各能源的热值应当统一。除特殊规定外，燃料应采用收到基地位发热值。除特殊规定外，燃料应采用收到基地位发热值。燃料的发热值分为燃料的发热值分为高位发热值高位发热值高位发热值高位发热值和和低位发热值低位发热值低位发热值低位发热值两种。两种。高位发热值高位发热值高位发热值高位发热值是指每是指每kgkg燃料完全燃烧后所放出的热量燃料完全燃烧后所放出的热量,此热量包
30、括了此热量包括了燃料燃烧后所产生的水蒸汽含有的热量燃料燃烧后所产生的水蒸汽含有的热量,但在实际锅炉燃烧过程中但在实际锅炉燃烧过程中,水水蒸汽不会凝结放出其热量的蒸汽不会凝结放出其热量的,而是随烟气排入大气中无法使用而是随烟气排入大气中无法使用,故引入故引入了了 低位发热量，低位发热量，低位发热量低位发热量低位发热量低位发热量是指高位发热量在扣除了水蒸汽的汽化是指高位发热量在扣除了水蒸汽的汽化潜热后的热量潜热后的热量,用用QdwQdw表示表示,QdwQdw是锅炉设计和热力计算热效率试验时的是锅炉设计和热力计算热效率试验时的依据。依据。（3 3）企业能源平衡表中采用的折算系数）企业能源平衡表中采用
31、的折算系数 原则上各种能源的实际热值要求实际测定，尤其是各种不同煤气热值原则上各种能源的实际热值要求实际测定，尤其是各种不同煤气热值应当实测应当实测;如果企业没有实际测量能力，也没有实际测量数据的来源，如果企业没有实际测量能力，也没有实际测量数据的来源，做能源平衡时可以采用上级规定的折算系数。做能源平衡时可以采用上级规定的折算系数。（4 4）扣除加工转换回收的能源）扣除加工转换回收的能源 在做能源平衡时，企业总能耗，一般指企业购入能源加上企业能源库在做能源平衡时，企业总能耗，一般指企业购入能源加上企业能源库存减少量，减去外供量。又叫企业一次能源消耗量，这时必须把企业存减少量，减去外供量。又叫企
32、业一次能源消耗量，这时必须把企业加工转换的二次能源扣除，把企业各工段回收的余热、余压、余能量加工转换的二次能源扣除，把企业各工段回收的余热、余压、余能量扣除。扣除。（5 5）企业能源平衡表应达到两个平衡）企业能源平衡表应达到两个平衡 一个是能源平衡，另一个是物料平衡，所遵循的理论根据一个是能一个是能源平衡，另一个是物料平衡，所遵循的理论根据一个是能量守恒定律（热力学第二定律），另一个是物质不灭定律（质量守恒量守恒定律（热力学第二定律），另一个是物质不灭定律（质量守恒定律）。定律）。一个化工过程是否具有节能潜力，节能潜力有多大，节能方案实施后一个化工过程是否具有节能潜力，节能潜力有多大，节能方案
33、实施后的效果如何，这些都必须通过化工过程对其进行热力学分析。这样就需的效果如何，这些都必须通过化工过程对其进行热力学分析。这样就需要对其中一些基本原理做简要的说明。要对其中一些基本原理做简要的说明。4.1 4.1 热力学分析的基本概念热力学分析的基本概念4.1.1 4.1.1 在研究和分析热力学问题时，首先要根据研究任务的具体要求，研究某一在研究和分析热力学问题时，首先要根据研究任务的具体要求，研究某一定范围内的物体作为研究对象，这种研究对象叫做热力学系统，简称系统。也叫定范围内的物体作为研究对象，这种研究对象叫做热力学系统，简称系统。也叫做体系。系统以外与系统发生作用的物体叫做外界或环境。热
34、力学系统与外界之做体系。系统以外与系统发生作用的物体叫做外界或环境。热力学系统与外界之间的分界面称为边界或界面。显然所谓热力学系统是指边界内所要研究的物体的间的分界面称为边界或界面。显然所谓热力学系统是指边界内所要研究的物体的总和。总和。4 4、化工节能的热力学原理、化工节能的热力学原理4.1.1 4.1.1 一般情况热力学与外界总是处在相互作用之中，彼此交换能量和质一般情况热力学与外界总是处在相互作用之中，彼此交换能量和质量也可以没有能量和质量的交换。根据有无这些情况可以将热力系统分量也可以没有能量和质量的交换。根据有无这些情况可以将热力系统分为：为：封闭系统封闭系统 与外界没有物质交换的系
35、统，系统内物质质量恒定不与外界没有物质交换的系统，系统内物质质量恒定不变，但是有能量交换。例如：活塞式发动机（蒸汽机、内燃机等）在进变，但是有能量交换。例如：活塞式发动机（蒸汽机、内燃机等）在进汽后，排汽前，对气缸内的汽都可以视为封闭系统。汽后，排汽前，对气缸内的汽都可以视为封闭系统。敞开系统敞开系统 与外界与外界有物质交换而且有能量交换的系统。几乎所有的化工设备、动力设备、有物质交换而且有能量交换的系统。几乎所有的化工设备、动力设备、热工设备为了保持连续生产都有工质流进流出，属于敞开系统。热工设备为了保持连续生产都有工质流进流出，属于敞开系统。4.1.1 按热力学系统与外界进行能量和质量交换
36、的情况，又可将热力学系统分为:绝热系统 系统与外界无热量交换，但可以有功量和热量的交换。如蒸汽在汽轮机中高速运动，由于时间来不及发生热交换，可当做绝热系统。孤立系统 与外界无能量（包括功量和热量）有无质量交换的系统。这是一种科学的抽象，在分析问题时具有重要的理论意义。4.2 热力学平衡状态为了对热力系统中能量的转换情况进行分析，首先必须正确描述热力状态。所谓的热力状态是指在某一瞬间，系统所程现的某一宏观物理状态。通常标识系统所处状态的宏观物理量称为系统的热力状态参数，如压力、温度、容积等。状态参数的值取决于系统的状态，而与达到这一状态的参数无关。故对于给定的状态其参数都是确定的值。若状态参数的
37、一部分发生变化，即表明系统的全部发生了变化。因此系统的状态变化可由状态参数的变化来标识。一个系统在不受外界影响下（与外界隔绝一切联系）或处在不变的外界条件下（外界的温度、压力保持不便），经过一定的时间后，系统的宏观状态参数，达到均匀一致，不随时间变化，这样的系统就处于热力平衡状态，或简称平衡状态。组成系统的各部分之间的温度均匀一致，则系统处于热平衡；若系统的各部分之间的压力均匀一致，则系统就属于压力平衡。处于热力平衡状态的系统只要不受到外界的影响，它的状态就不会随时间变化，平衡就不会自发的破坏，这就是热力平衡状态的特点。处于不平衡状态的系统由于各部分之间存在压差和温差，其状态必将随时间改变，直
38、至压差温差全部消失。故不平衡状态在没有外界的影响下总会自发的趋于平衡状态。研究热力过程中，需要用压力、温度、比容、内能、焓、熵等状态研究热力过程中，需要用压力、温度、比容、内能、焓、熵等状态参数来描述。其中压力、温度、比容可以直接或间接的用仪器测量出来参数来描述。其中压力、温度、比容可以直接或间接的用仪器测量出来且物理意义易于理解，称为基本状态参数。且物理意义易于理解，称为基本状态参数。（1 1）温度温度 是物体冷热程度的标志。按分子运动学说，温度是大量是物体冷热程度的标志。按分子运动学说，温度是大量分子平均动能的量度。分子平均移动动能大，温度就高；反之则低。在分子平均动能的量度。分子平均移动
39、动能大，温度就高；反之则低。在国际单位制（国际单位制（SISI）中。温度测量采用热力学温度，符号为）中。温度测量采用热力学温度，符号为T T，单位为，单位为K K（开尔文）。热力学温度是取水的三相点为基本定点，其温度为（开尔文）。热力学温度是取水的三相点为基本定点，其温度为273.15K273.15K与热力学温度并用的还有摄氏温度（常用与热力学温度并用的还有摄氏温度（常用t t表示），单位为表示），单位为0 0C C，其，其 关系为：关系为：T=273.15+tT=273.15+t4.3 4.3 工质的基本状态参数工质的基本状态参数（2 2）压力压力 在单位面积上所受到的垂直作用力称之为压强，
40、工程上面叫做压力。在单位面积上所受到的垂直作用力称之为压强，工程上面叫做压力。气体的压力是气体的大量分子在紊乱运动中对容器壁频繁撞击的结果，因而是一气体的压力是气体的大量分子在紊乱运动中对容器壁频繁撞击的结果，因而是一种平均作用力。压力的单位很多，在国际单位中采用帕（种平均作用力。压力的单位很多，在国际单位中采用帕（PaPa）,工程单位制中采工程单位制中采用工程大气压（用工程大气压（Kgf/cmKgf/cm2 2）或以液注（常用的有水柱或汞柱）的高度来表示，我）或以液注（常用的有水柱或汞柱）的高度来表示，我国规定采用帕（国规定采用帕（PaPa）为法定计量单位，其它均废除。）为法定计量单位，其它
41、均废除。通常压力表或真空计所指示的压力，不是气体的真正压力（称为绝对压通常压力表或真空计所指示的压力，不是气体的真正压力（称为绝对压力），而是绝对压力和当地大气压的差值。因此要确定真正压力（绝对压力），力），而是绝对压力和当地大气压的差值。因此要确定真正压力（绝对压力），仅知道真空计或压力表的读数是不够的，还必须知道当地大气压。仅知道真空计或压力表的读数是不够的，还必须知道当地大气压。（3 3）比容）比容 单位质量的物质所具有的容积称为比容，单位是单位质量的物质所具有的容积称为比容，单位是mm3 3/kg/kg。他。他表示分子运动的空间大小。比容的倒数是密度，单位是表示分子运动的空间大小。比容
42、的倒数是密度，单位是kg/mkg/m3 3。他表示单。他表示单位容积内物质的质量。位容积内物质的质量。4.4 4.4 热力过程热力过程在热力系统与外界有能量（包括工量和热量）交换时，系统的状态就会发生变在热力系统与外界有能量（包括工量和热量）交换时，系统的状态就会发生变化。在热力学中系统从初始状态到终了状态所经历的全部状态称为热力过程，简化。在热力学中系统从初始状态到终了状态所经历的全部状态称为热力过程，简称过程。称过程。系统的状态变化通常表明系统和外界有能量的传递。这种能量传递系统的状态变化通常表明系统和外界有能量的传递。这种能量传递一般按功和热两种方式进行。一般按功和热两种方式进行。（1
43、1）功功 在热力学中按热力系统和外界相互作用的关系，定义如在热力学中按热力系统和外界相互作用的关系，定义如下：热力系统和外界之间存在压力差时，系统通过外界和外界之间相互下：热力系统和外界之间存在压力差时，系统通过外界和外界之间相互传递的能量。热力学中通常规定：热力系统对外界所做功为正值，外界传递的能量。热力学中通常规定：热力系统对外界所做功为正值，外界对热力系统所做功为负值。对热力系统所做功为负值。（2 2）热量热量 在热力学中热量的定义是：当热力系统与外界之间存在在热力学中热量的定义是：当热力系统与外界之间存在4.5 4.5 热量和功热量和功时，系统通过边界与外界之间传递的非功形式的能量。通
44、常规定：热力时，系统通过边界与外界之间传递的非功形式的能量。通常规定：热力系统吸热时为正值，放热时为负值。系统吸热时为正值，放热时为负值。热量和功均是过程量，而非状态参数。热量和功均是过程量，而非状态参数。热量和功是能量传递的两种基本形式。功是由压差的作用而传递的热量和功是能量传递的两种基本形式。功是由压差的作用而传递的能量；热量是有温差的作用而传递的能量。他们都表示能量在传递过程能量；热量是有温差的作用而传递的能量。他们都表示能量在传递过程中的一种量度，而且可以相互转换，只是传递形式不同而已。中的一种量度，而且可以相互转换，只是传递形式不同而已。4.6 4.6 比热容比热容 进行节能分析计算
45、中，常常要确定工质在热力系统中吸收和放出的热进行节能分析计算中，常常要确定工质在热力系统中吸收和放出的热量为此引进一个表示物质性质的一个重要物理量量为此引进一个表示物质性质的一个重要物理量比热容。比热容是比热容。比热容是指：单位物量的物质在温度每变化指：单位物量的物质在温度每变化1K1K时所吸收和放出的热量。他的单位时所吸收和放出的热量。他的单位取决于热量单位和物量单位。取决于热量单位和物量单位。在国际单位制中，热得单位和功的单位相同，用在国际单位制中，热得单位和功的单位相同，用KJKJ表示。根据物量单表示。根据物量单位的不同比热容分为以下三种：位的不同比热容分为以下三种：（1 1）质量比热容
46、）质量比热容 表示表示1kg1kg质量的工质温度每变化质量的工质温度每变化1K1K时所吸收和放出的热量。时所吸收和放出的热量。（2 2）容积比热容）容积比热容 表示表示1m1m3 3（标准状态下）的工质，温度每变化（标准状态下）的工质，温度每变化1K1K时所吸收和时所吸收和放出的热量。放出的热量。（3 3）摩尔比热容）摩尔比热容 表示表示1mol1mol的工质，温度每变化的工质，温度每变化1K1K所吸收和放出的热量。所吸收和放出的热量。影响比热容的因素有：影响比热容的因素有：（1 1）气体的比热容与气体的性质有关）气体的比热容与气体的性质有关 不同性质的气体如：不同性质的气体如：O O2 2、
47、N N2 2、NONO等。由等。由于他们的分子量、分子结构的不同，因此，比热容的数值也不同。于他们的分子量、分子结构的不同，因此，比热容的数值也不同。（2 2）气体的比热容与过程特性有关。热量不是状态参数而是过程量，所以气体）气体的比热容与过程特性有关。热量不是状态参数而是过程量，所以气体比热容的值就热力过程的特性有关。在化工生产中最常见的加热过程是保持压力比热容的值就热力过程的特性有关。在化工生产中最常见的加热过程是保持压力不变或容积不变。因此相应的有定压比热容和定容比热容。不变或容积不变。因此相应的有定压比热容和定容比热容。定压比热容（定压比热容（C CP P），表示在压力恒定的情况下，）
48、，表示在压力恒定的情况下，1Kg1Kg质量的工质，温度每变质量的工质，温度每变化化1K1K所吸收和放出的热量。所吸收和放出的热量。定容比热容（定容比热容（C CV V），表示容积恒定的情况下，），表示容积恒定的情况下，1Kg1Kg质质量的工质，温度每变化量的工质，温度每变化1K1K所吸收和放出的热量所吸收和放出的热量.一定温度下，同一种气体的定压比热容总比定容比热容大一点。一定温度下，同一种气体的定压比热容总比定容比热容大一点。（3 3）气体比热容与状态参数有关）气体比热容与状态参数有关 对于实际气体比热容是温度和压力的函数。对于实际气体比热容是温度和压力的函数。实验证明理想气体的比热容只是温
49、度的函数，一般随温度的增高而增大。在实际实验证明理想气体的比热容只是温度的函数，一般随温度的增高而增大。在实际应用中一般不考虑比热容随温度的变化，只当做一个定值应用。应用中一般不考虑比热容随温度的变化，只当做一个定值应用。五、五、能量守恒能量守恒热力学第一定律热力学第一定律1、热力学能（内能）热力学能（内能）体系内部能量的总和。构成：分子的平动能、转动能，分子间势能、电子运动能、核能等。是一种热力学状态函数无法知道他的绝对值，但过程中的变化值却是可以测量的。表述：能量只可能在不同形式之间转换，但不能自生自 灭。状态1（U1）状态2（U2）吸收热量Q 对体系做功WU=U2-U1=Q+W 热力学第
50、一定律有称能量守恒定律。它是人们从生产实践中归纳总结出的规律，是自然界中普遍存在的基本规律。2、热力学第一定律能量守恒定律（1）、恒容热效应与热力学能变 如果体系的变化是在恒容的条件下，且不做其他非膨胀功（W=0，则：W=We+W=0）此时：U=Q+W=QV 即：热力学能变等于恒容热效应恒容热效应。或说：在恒容的条件下，体系的热效应等于热力学能的变化。*在弹式量热计中,通过测定恒容反应热的办法，可获得热力学能变U的数值.三、三、化学反应的热效应化学反应的热效应（2）、恒压热效应与焓变 在我们的实际生产中，很多的化学反应都是在大气层中（一个大气压，103kpa）条件下进行的，这是一个体积有变化，