实现可持续发展,能源界不断对热力学节能的理论和技术进行深入研究和探讨。火用作为评价能量价值的重要参数引起人们的重视。火用分析与优化则是从火用平衡方程和火用效率出发,对能量的转换和传递、用能过程、能量的回收和利用等方面进行分析研究,揭示过程的火用损失,指出火用损失的关键部位,并进一步进行节能改造和优化。
       所谓用能,实质上就是用火用;节能,实质上就是节火用;因此在用能过程中,就应该充分、有效地发挥火用的作用,尽可能减少不必要和不合理的火用损失,尽量避免宝贵的火用轻易地退化为火无。当前,传热与流动系统的火用分析研究向着以下几个方向发展:a)拓宽研究领域;b)发展更科学合理的评价方法和指标;c)与传热学和流体力学更加紧密地结合,实现火用损准确计算,可以肯定地说火用分析将在能源问题的解决上发挥重要的作用。
       对流换热过程是在有温差下的传热和有压力损失的流体流动过程的综合,是一个不可逆的热力学过程。要减少传热过程的不可逆损耗,就应该从减少传热温差和减少阻力着手。结构一定的换热器,通常流体阻力一定(忽略随着换热器内垢层增厚,阻力增大的因素)。因此,影响传热过程火用损耗的因素主要是传热温差。实际在换热设备中,往往由于流体的温差分布不合理,有较大的传热温差引起的火用损。
       任何热力学势差都是不可逆因素,都会导致过程的火用损失。因此,能量利用的中心环节是在技术和经济条件许可的前提下,采取各种措施,寻求过程进行的{zj0}推动力,设法减少火用损失,以提高能量的有效利用率。这也正是在矛盾的相对性和{jd1}性原理面前,我们应该采取的科学态度。有了此准则,以上分析过程中出现的一系列矛盾就迎刃而解了。
      因此,设计热质交换设备时,要进行优化计算,以获得{zd0}的经济效益。热质交换设备的优化设计,就是要求所设计的热质交换设备在满足一定的要求下,人们所关注的一个或数个指标达到{zh0}。
       传统的设计方法,往往追求推动力来强化过程,这样虽然可以减少设备投资费,但却增加了过程的火用损,从而增加了长期运行的能耗费。这种做法在能源充足、价格相对低廉的条件下是可行的,但从节能的观点分析却是不合理的。适当地减少推动力,若不增大设备而又能保证必要的过程速率,就得设法降低过程的阻力,这就需要研制新型、高效的设备。例如,传热过程采用板式换热器、热管换热器等等。另外,在操作管理和设备上的维修上,要注意防垢、防腐,保持运行中热阻不增大,这样也可以避免因实际推动力增大而导致能耗的增加。
       能分析的特点是不同质的能量在数量上的平衡,它只考虑了量的利用程度,反映的只是量的外部损失。火用分析的特点是同质能量的数量平衡,能同时反映内部和外部火用损失,能真实揭示薄弱环节。事实证明:火用分析要比能分析更科学、更深入与更全面。流动换热过程是一个不可逆的热力学过程,过程的进行必然引起火用损失。我们的目标是希望换热过程能达到流动特征与换热性能的{zj0}组合。将火用分析的方法用在传热及强化传热上,能给出科学的、正确的信息,纠正传统思想的一些误区。其分析结果对换热设备优化和节能技改均有指导意义。相信随着时间的推移,火用分析方法会突出出来,它不再是“阳春白雪”,而是会最终取代能分析法,走出研究室并在工程实践中大放异彩!

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