長春工程學院能源與節能技術論文題目：熱力學第一定理第二定理在節能技術上的應用專業：過程武器與控制工程班級；12級03學號：姓名：****民經濟的命脈，與人民生活和人類的生存環境休戚相關，在社會可持續發展中起著舉足輕重的作用。并且目前能源緊缺，資源借助率低是一個很大的問題。為解決能源緊缺問題，目前正同時從兩條途徑著手：一、開發新能源；二、開展節能的研究。其實，從能否早日的收到實效的角度出發，舉辦節能研究更具有現實意義。節能研究主要包含兩方面的內容：一、如何提升現有的能量轉換系統和裝置（包括各種類型的熱機、熱交換器、泵及風機等）的效率，以最大限度地發揮其潛在能力；二、研究借助常規能源（如煤、石油、天然氣）的新的能源轉換系統（如煤氣輪機—蒸汽輪機聯合循環裝置，磁流體發電設備—常規火電站聯合發電系統，供采暖的新型熱泵系統等）。研究能量屬性及其轉換規律的科學是熱力學。從熱力學的角度看，能量是物質運動的測度，運動是物質的存在的方式，因而一切物質都有能量。熱力學能廣義上講包括分子熱運動產生的內動能、分子間互相作用所產生的內位能、維持一定分子結構的物理能和原子核內部的核能。熱化學工作者在節能中的主要任務似乎不是設法降低通常概念的熱能的損失，而是必須從熱力學第一定理和第二定理出發，使能量的可用度得到最充分的借助。
就熱力學的觀點來說，“所費少于所當費，或所得多于所可得，都是浪費”。能量的可用度的損失，和各類過程的不可逆性直接有關。為此，節能的首要任務在于“和不可逆性做斗爭”。為評價能量轉換裝置的工作性能，目前都采用傳統的基于熱力學第一定理的效率概念。近些年來，因為能源過剩愈發嚴重及人們逐漸認識到節能工作在解決能源問題中的重大意義，以熱力學第二定理為基礎的效率概念導致了廣泛的注重。我國正在大力舉辦節能工作，并取得了很大的成績。借助熱力學第一定理即能量守恒與轉換定理和熱力學第二定理即能量貶值定律，并將此應用到節能工作上，將為節能工作帶來更大的進步與發展。一、熱力學第一定理和第二定理總所周知，能量在量方面的變化，遵守自然界最普遍、最基本的規律，即能量守恒與轉換定理。能量守恒和轉換定理強調：“自然界的一切物質都具有能量；能量既不能創造，也不能剿滅，而只能從一種方式轉換成另一種方式，從一個物體傳遞到另一個物體；在能量轉換與傳遞過程中能量的總數恒定不變。”熱能是自然界廣泛存在的一種能量，其他方式的能量（如機械能、電能、化學能）都很容易轉換成熱能。熱能與其他方式能量之間的轉換也必然遵守能量守恒和轉換定理——熱力學第一定理。
熱力學第一定理強調：熱能作為能量，可以與其他方式的能量互相轉換，在轉換過程中能量總數保持不變。能量除了有量的多少，還有質的高低。熱力學第一定理只說明了能量在量上要守恒，并沒有說明能量在“質”方面的高低。另一方面熱力學第一定理只告訴我們某一個變化過程中的能量關系，并沒有告訴我們這個變化過程進行的方向。自然界進行的能量轉換過程是有方向性的，不須要外界幫助能夠手動進行的過程稱之為自發過程，反之為非自發過程。自發過程都有一定的方向，若要使自發過程反向進行并回到初始狀態，則須要耗費代價，所以自發過程都是不可逆過程。如同熱力學第一定理一樣，熱力學第二定理也是常年實踐經驗的總結。熱力學第二定理的實質是能量貶值原理。它強調，能量轉換過程總是朝著能量貶值的方向進行。能量傳遞過程也總是自發地朝著能量品質下滑的方向進行。熱力學第二定理深刻地指明了能量轉換過程以及能量傳遞過程的方向、條件及限度。二、節能概述能源是國家的基礎工業，是國民經濟和社會發展的重要物質基礎，是增強和改善人民生活的必要條件。它的開發和借助是評判一個國家經濟發展和科學技術水平的重要標志。節能，從能源的角度顧名思義就是節省能源消費，即從能源生產開始，仍然到最終消費為止，在開采、運輸、加工、轉換、使用等各個環節上都要降低損失和浪費，增強其有效借助程度。
節能，從經濟的角度則是指通過合理借助、科學管理、技術進步和經濟結構合理化等途徑，以最少的煤耗取得最大的經濟效益。我國是最大的發展中國家，節能對我國經濟和社會發展更有著特殊的意義，主要表現在：（1）節能是實現我國經濟持續、高效發展的保證；（2）節能是調整消耗功供給低溫熱源的熱供熱系數國民經濟結構、提高經濟效益的重要途徑；（3）節能將減輕我國運輸的壓力；（4）節能將有利于我國的環境保護。三、熱力學第一定理效率和第二定理效率在能量借助中熱效率和經濟性是極其重要的兩個指標。因為存在著耗散作用、不可逆過程以及可用能損失，在能量轉換和傳遞過程中，各類熱力循環、熱力設備和能量借助裝置，其效率都不可能是100%的。依據熱力學原理，對于一切熱工設備有：如對熱設備有對動力循環對理想的卡諾循環為低溫熱源的濕度。對制熱循環對理想的逆向卡諾制熱循環分別為低溫熱源（如大氣）、低溫熱源（如冷庫）的氣溫。對供水循環耗費的代價獲得的利潤經濟性指標供給熱有效借助熱熱效率供給熱輸出功熱效率從高溫熱源“抽”走的制熱系數分別為低溫熱源（如溫度）和高溫熱源（如大氣）的氣溫。以上、不僅強調了在同樣氣溫范圍內實際的動力循環、制冷循環和暖氣循環的經濟指標的極限值，同時也指明了提升其經濟性指標的途徑。
四.第一定理和第二定理在節能上的應用舉例1．熱泵節能與應用熱泵是一種將高溫熱源的熱能轉移到低溫熱源的裝置。一般用于熱泵裝置的高溫熱源是我們周圍的介質——空氣、河水、海水，或則是從工業生產設備中排出工質，這種工質常與周圍介質具有相接近的體溫。熱泵裝置的工作原理與壓縮式制熱機是一致的；在大型空調器中，為了充分發揮它的效能，在夏天空調降溫或夏季烤火，都是使用同一套設備來完成的。在夏季烤火時，將空調器中的蒸發器與冷凝器通過一個換向閥來調換工作。在夏天空調降溫時，按制熱工況運行，由壓縮機排出的高壓蒸氣，經換向閥步入冷凝器，制熱劑蒸氣被凝結成液體，經節流裝置步入蒸發器，并在蒸發器中放熱，將室外空氣冷卻，蒸發后的制熱劑蒸氣，經換向閥后被壓縮機吸入，這樣周而復始，實現制熱循環。在夏季烤火時，先將換向閥轉向熱泵工作位置，于是由壓縮機排出的高壓制熱蒸氣，經換向閥后流入室外蒸發器（作冷凝器用），制熱劑蒸氣冷凝時放出的熱容，將室外空氣加熱，達到室外烤火目的。2．基于熱力學第二定理的降耗CO的燃煤發電技術溫室二氧化碳的排放給全球氣候帶來了巨大災難，而燃煤發電所導致的CO排放量巨大，因而能量守恒定律與能源，對燃煤發電系統進行CO降耗刻不容緩。
首先對一國外典型的600MW燃煤機組的傳統發電系統、燃燒后捕集整修系統、氧/燃料燃燒整修系統進行了模擬仿真估算。在研究估算中發覺CO壓縮系統消耗的能量僅次于再沸器熱耗和空分系統，其壓縮過程中每一級壓縮二氧化碳的體溫可達120CO的燃煤發電系統進行詳盡的火用剖析估算和比較。研究結果表明，燃燒后CO捕集整合系統的火用效率為35.59%，氧/燃料燃燒系統的火用效率為37.75%，相較傳統燃煤發電系統均有大幅度增長。爐窯設備在燃燒后捕集系統與傳統燃煤系統中，均為火用損失最大的設備，這是因為燃燒和傳質的不可逆導致的。之后運用矩陣模式的熱經濟學方式對傳統燃煤發電系統、燃燒后捕集整修系統、氧/燃料燃燒整修系統進行熱經濟性剖析，剖析其發電成本的產生過程和系統中各個子系統的熱經濟性好壞。研究結果表明，傳統燃煤發電系統為0.28￥/KWh，氧/燃燒后捕集整修系統為0.53￥/KWh，氧燃料燃燒整修系統為0.40￥/KWh，矩陣模式熱經濟學對降耗CO的燃煤發電系統有良好的適應性，才能科學合理的對其進行成本核算。最后基于夾點剖析技術對燃燒后捕集整修系統、氧/燃料燃燒整修系統與CO多級壓縮系統進行了熱能剖析與整合，提出了合理的換熱網路設計，達到了熱能回收減少系統煤耗的目的。
通過對燃燒后捕集發電系統的夾點優化整修，節省了42.55%的加熱工程熱量和70.15%的冷卻工程藥量。通過對氧/燃料燃燒發電系統的夾點優化整修，節省了約58.15%外加熱公用工程和88.93%的外加冷卻公用工程量。優化設計以后的CO多級壓縮與CCS發電系統的整合系統，間接增加發電量約為10.8MW左右，提升系統發電效率約為0.78%。節能，從能源的角度顧名思義就是節省能源消費；從經濟的角度則是指通過合理借助、科學管理、技術進步和經濟結構合理化等途徑，以最少的煤耗取得最大的經濟效益。其實節能時必須考慮環境和社會的接受能力，即節能“是指強化用能管理，采取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以承受的舉措，降低能源生產到消費各個環節中的損失和浪費，愈發有效、合理地借助能源”。同時我們在節能中要學會借助熱力學第一定理和第二定理能量守恒定律與能源，運用科學理論知識以達到科學節能的目的。