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1、1,化工节能原理与技术,北京化工大学 2014.3（春季学期）,2,第 2 章 节能的热力学,2.4 能量的 火用 计算,2.4.6 化学反应的最大有用功,稳定流动系统化学反应,结论：可逆定温系统作出的最大反应有用功等于系统自由焓的减少。最大反应有用功是状态参数,3,第 2 章 节能的热力学,2.6 装置的 火用效率和 火用损失系数火用 效率火用 效率反映了实际过程接近理想过程的程度，从能量的质来评价过程的 优劣。例 2-11 试导出电热水器热效率与火用 效率的数学表达式。设热水器绝热良好，通过器壁向环境散失的热量为0。并求当 t1=t0=25 t=50 时的热效率和火用 效率。,4,第 3
2、章 化工单元过程与设备的节能,3.1 流体流动及流体输送机械3.1.1 流体流动降低 火用 损失采取的途径解决好能耗减少与投资增大的矛盾,5,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.1 流体流动及流体输送机械3.1.2 流体机械提高流体机械本身的性能在流体机械的运行方面，提高节能潜力3.1.2.1 选用合适的流体机械,6,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.1 流体流动及流体输送机械3.1.2 流体机械3.1.2.1 选用合适的流体机械,7,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.1 流体流动及流体输送机械3.1.2 流体机械3.1.2.2 选用合适的流量改变管路特性曲线：通过调节阀
3、门的开度实现改变离心泵特性曲线：改变转速、切削叶轮直径以及采用泵的串联或并联,8,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.1 流体流动及流体输送机械3.1.2 流体机械3.1.2.2 选用合适的流量,9,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.1 流体流动及流体输送机械3.1.2 流体机械3.1.2.2 选用合适的流量改变管路特性曲线：通过调节阀门的开度实现改变离心泵特性曲线：改变转速、切削叶轮直径以及采用泵的串联或并联推荐的流量调节方式：（1）变频装置：负荷变化频繁且负荷变化大（2）采用不同的泵：调节幅度大、时间长（3）阀门调节：负荷变化频繁但负荷变化不大,10,第 3 章 化工单元过程
4、与设备的节能,3.2 换热3.2.1 换热过程,PH TH,PL TL,11,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.2 换热3.2.1 换热过程温差传热引起的火用 损失：采用逆流换热、增大传热面积、强化传热以提 高传热系数。流动阻力引起的火用 损失作业：如何减少温差传热；如何减少流动阻力；从这两方面，总结出减少 火用 损失的措施,12,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.2 换热3.2.2 设备和管道的保温（1）管道,13,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.2 换热3.2.2 设备和管道的保温（2）平面壁,14,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸发蒸发的目的（1
5、）获得浓缩的溶液（2）脱除溶剂，后续结晶（3）脱除溶剂中的杂质一侧为蒸汽冷凝，一侧为液体沸腾生蒸汽（或加热蒸汽）：作为热源的水蒸汽二次蒸汽：蒸发产生的蒸汽二次蒸汽与生蒸汽温位不同：（1）传热需温差推动力（2）溶液沸点升高（溶质的存在）,15,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸发3.3.1 多效蒸发多效蒸发的原理每一个蒸发器称为一效，提高了生蒸汽的利用率W:蒸发出的水量D:加热蒸汽（生蒸汽）用量,16,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸发3.3.1 多效蒸发多效蒸发的原理每一个蒸发器称为一效，提高了生蒸汽的利用率,17,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸
6、发3.3.1 多效蒸发多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代价获得的。生产强度：通过单位传热面的传热速率表示,三效蒸发器,单效蒸发器,18,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸发3.3.1 多效蒸发多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代价获得的。生产强度：通过单位传热面的传热速率表示tT:第一效加热蒸汽的温度-末效蒸发室压力下蒸汽的饱和温度有效温度差：生蒸汽温度 溶液沸点（单效）温度差损失：溶液沸点（过热蒸汽）-饱和蒸汽温度（单效）,19,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸发3.3.1 多效蒸发多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代
7、价获得的。（1）并流加料,20,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸发3.3.1 多效蒸发多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代价获得的。（2）逆流加料,21,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸发3.3.1 多效蒸发多效蒸发的生蒸汽利用率的提高是以降低其生产强度为代价获得的。（3）错流加料；（4）平流加料,22,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸发3.3.2 额外蒸汽的引出额外蒸汽的效数越往后移，生蒸汽的利用率越高。,23,第 3 章 化工单元过程与设备的节能,3.3 蒸发3.3.2 额外蒸汽的引出额外蒸汽的效数越往后移，生蒸汽的利用率越高。,推广至 n 效,
