不可逆损失得失谈_左国华

第25卷,总第146期　

2007年11月,第6期《节能技术》

ENERGYCONSERVATIONTECHNOLOGYVol.25,Sum.No.146

Nov.2007,No.6

不可逆损失得失谈

左国华1,杨玉顺2,古安军2

(1.哈尔滨锅炉有限责任公司,黑龙江　哈尔滨　150046;2.哈尔滨工业大学,黑龙江　哈尔滨　150001)摘　要:本文指出不可逆损失是不可避免的,它的存在使得热动设备效率降低。应该考虑到减少不可逆损失所带来的得失,最佳设计应该是热动设备整体高性能与低成本的统一。

关键词:热力学:节能;不可逆损失中图分类号:TE08　　文献标识码:A　　文章编号:1002-6339(2007)06-0572-02

TalkonGainandLossofIrreversibleLoss

ZUOGuo-hua1,YANGYu-shun2,GUAn-jun2(1.HarbinBoilerCo.,LTD,Harbin150046;2.HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001)Abstract:Thispaperindicatesthatirreversiblelosscannotavoid.Irreversiblelossmakesefficiencyofthermalpowerdevicedrop.Gainandlosswhichcomefromreducingirreversiblelossshouldbeconsidered.Optimunde-signhastobeunifybetweenhighbehaviourandlowcostofthewholethermalpowerunit.Keywords:thermodynamics;energysaving;irreversibleloss

1　不可逆损失总使热能动力设备经济性下降

根据工程热力学原理可知,降低热力过程的不可逆损失是提高能量利用率、节约能源的重要途径。从理论上讲,当然不可逆损失越少越好。然而,从实际上看,并非如此,不可逆损失并不是越少越好,不可逆损失总有一个最佳值。换句话说,降低不可逆损失总是有得有失。这样讲,可能有人会觉得奇怪:不可逆损失总是一种不好的损失,总要损失高品位能量的,何得之有呢?其实并不尽然。不错,对于热能动力设备中得热力过程和热力循环而言,不可逆损失总是不好的东西。在不可逆的膨胀过程中,总有一部分热能由于摩擦功损而转化为不可作为功利用的废热;在不可逆的压缩过程中,由于摩擦的存在,总要比可逆压缩多消耗一部分机械功;在不等温传热过程中,总要有一部分高温热能转化为低温热能。总之,只要是实际的热力过程,就有不可逆损

收稿日期　2007-09-18　　修订稿日期　2007-09-28作者简介:左国华(1973～),男,工程师。

杨玉顺(1948～),男,教授。

失,一旦有了不可逆损失,就会有能量品质的降低,

就会有能量可用性的降低。这种不可逆损失最终必然导致热力循环的热效率的降低和热能动力设备经济性的下降。正是因为这样的原因,所以,在热机循环的选择和热能动力设备的设计中总是尽可能地降低不可逆损失,以追求更高的热经济性。

2　不可逆损失是不可避免的

热力学第二定律告诉我们,不可逆损失是一种客观存在,不管热力设备设计得如何科学、高明和精细,也只能在一定程度上减少其不可逆损失,但是无论如何也不能完全消灭它。因为完全没有不可逆损失的可逆过程和可逆循环只是一种完全理想化情况,这种理想情况实际上是根本无法实现的。正像任何事物都有正、反两个方面一样,热力过程中的不可逆损失也不例外,不可逆损失也有“失”和“得”的两个方面。不仅如此,没有失就没有得,没有消耗就没有收获。对热力工程来说,没有不可逆损失,就没有切实可行的热力过程和热力循环,因而也就实现不了热能与机械能之间的相互转换,最终也就不可能出现各种实际运行的热能动力设备。

3　降低不可逆损失要付出代价

减少不可逆损失在使热动设备经济性提高的同时,也会带来负面影响,也必付出代价。而且,更重要的是,如果一味追求减少不可逆损失,而不充分考虑由此带来的不利影响,到头来很可能得不偿失。结果很可能是:某个局部设备或部件的不可逆损失虽然很低,却致使整个热能动力装置的热经济性反而下降,达不到有效节约能源的目的。热能动力工程中有许多这样的例子,试举两例分析如下。

例如,我们都知道,对一个火力发电厂中的汽轮发电机组来说,抽汽回热循环是提高机组循环热效率的一项非常有效的措施。它既减少了排汽放热的冷源损失,又提高了锅炉的给水温度,减少了锅炉中的不等温传热损失。从理论上讲,抽汽的级数愈多,把锅炉给水温度加热得愈高,废汽(乏汽)放热得冷源损失和锅炉中不等温传热的不可逆损失就愈小,汽轮机循环的热效率也就愈高。然而,从实际装置和实际运行上来看,这样做,势必增加了汽轮机汽缸的制造难度和回热加热器及其管道、阀门等的数量。这样一来,不仅会使设备投资大大增加,而且还会给空间布置和施工造成困难,同时还增加了运行和维护的工作量与费用,从而使整个机组的造价的提高及其可靠性、经济性的降低。正是基于这样一些因素和考虑,如今既使现代大型汽轮发电机组中汽轮机的抽汽级数一般也只有十级左右,而不是越多越好。从整体上看,保留一部分不可逆损失,而让这部(上接第531页)

一方面农村的建筑一般都是当地的一些自发形成的建筑队盖的,没有专业的技能。本身对节能材料的施工方法一无所知,如果使用方法不当并不能起到应有的效果,导致花了钱却没有得到应有的收益。另一方面,地方的节能材料的生产厂家比较缺少,生产的技术不够先进,“产学研”结合不紧密,供应能力不足。使用节能材料的工程主要还是城市中的一些高档建筑或示范建筑。

(3)国家及地方缺乏对建筑节能的实质性经济鼓励政策,建筑节能缺乏必要的资金支持。

对于实行节能改造和建设节能型新住宅的农民,他们为国家的节能和经济发展作出了贡献,就理应得到支持。如果不提供一定的经济扶持政策,他们不可能愿意推行。

总之,要在新农村建设中实施好建筑节能工作,国家和地方应安排专项基金,支持建筑节能技术进步和鼓励进行节能改造和建设节能建筑的农民;制订建筑节能技术政策和发展规划,组织建筑科研院

分局部的不可逆损失换来了较高的整体效益,整体效益,这不就是不可逆损失的“失”所带来的“得”吗?

再比如,提高凝汽器的真空度,降低汽轮机的排气压力也是提高蒸汽轮机循环热效率的有效措施。这是因为在蒸汽初参数不变的条件下,汽轮机的背压越低,汽轮机中蒸汽的作功焓降就越大,而且还可以同时降低排汽温度,减少不等温放热的不可逆损失。从提高汽轮机循环热效率的角度来分析,当然希望凝汽器的真空度越高越好,汽轮机的排气压力越低越好,这种不可逆损失越小越好。然而,实际凝汽器的真空度只能维持一定数值,汽轮机的排气压力也不是越低越好,实际机组总保持有一定的这种不可逆损失。因为保持一定的这种不可逆损失,对整个机组的设计、运行、维护及其经济性更加有利。这其中的道理也不难理解。因为如果要一味追求降低这种不可逆损失,势必要降低汽轮机的排汽压力,而要降低汽轮机的排汽压力又必须提高凝汽器的真空。然而,要想获得极高的真空度就必须安装有高质量的真空系统和足够大的冷却水系统以及庞大昂贵的凝汽器,这就必然使机组设备的投资和运行费用大大增加。而增加这些必须的投入所失去的东西往往又远远超过了来自不可逆损失降低所得到得东西。实际工程中,这种得不偿失的方案是不受欢迎的,也是不容易被采纳的。所以,汽轮发电机组汽轮机的排汽压力并不是越低越好,而有一个所谓“最佳值”。在我国这个排汽压力大约是0.005MPa,国外的数值比这个稍低一些。

所与企业联合,研究发展前景良好的建筑节能技术;研究并建立我国节能建筑的评定体系。

参考文献

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