賀文良 蔣雨明(.山東魯新設(shè)計(jì)工程有限公司， 山東 濟(jì)南 50000;.濟(jì)南石油化工設(shè)計(jì)院， 山東 濟(jì)南 50000)

當(dāng)今社會(huì)面臨的能源問題日益緊張，人們?cè)絹碓疥P(guān)注能源的有效開發(fā)及合理利用，在化工生產(chǎn)中，能量轉(zhuǎn)換和能量損耗是不可避免的環(huán)節(jié)，作為化學(xué)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，能量的有效利用與工藝制作過程、設(shè)計(jì)設(shè)備、操作方式是否科學(xué)合理密切相關(guān)。因此，化工設(shè)計(jì)也越來越受到人們的青睞。

能源的節(jié)約和循環(huán)利用是當(dāng)前社會(huì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的主要內(nèi)容，能量作為一種不能重復(fù)使用的資源，它的有效利用越來越受到重視，將有效能的理論引入到化工設(shè)計(jì)之中，通過加強(qiáng)概念理解，進(jìn)一步分析和探討有效能的利用情況，對(duì)于提高化工設(shè)計(jì)人員對(duì)有效能的正確理解，樹立科學(xué)正確的節(jié)約能源意識(shí)具有十分重要的指導(dǎo)意義。

1 熱力學(xué)定律與卡諾循環(huán)

熱力學(xué)定律在化學(xué)工程里面算是一個(gè)非常重要的組成部分，能夠完全用到化工生產(chǎn)過程的每一個(gè)過程中來，在指導(dǎo)化工生產(chǎn)中具有普遍適用性。通過熱力學(xué)定律不僅可以研究各種能量之間的相互轉(zhuǎn)化和有效能的利用情況，還可以研究能量變化達(dá)到平衡時(shí)的理論極限、條件或者狀態(tài)。通過熱力學(xué)定律我們知道，物體是由許許多多的原子和分子構(gòu)成的，如果有兩個(gè)不同的熱力學(xué)系統(tǒng)，其中每一個(gè)系統(tǒng)又都與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)始終保持著熱平衡狀態(tài)，那么我們可以斷定這個(gè)系統(tǒng)也一定是處于熱平衡狀態(tài)?？ㄖZ循環(huán)的相關(guān)研究則是解決了熱機(jī)效率中關(guān)于極限值的相關(guān)問題，通過計(jì)算可以得出熱流從高溫?zé)嵩磦鬟f給低溫?zé)嵩吹倪^程中能量轉(zhuǎn)化為功的最大值?？ㄖZ循環(huán)的效率與能量轉(zhuǎn)換過程的可逆程度及熱源的溫度密切相關(guān)，因此就算是具有相同的熱量，但是如果熱源的溫度不同，其做功的能力也會(huì)有所差異。

2 有效能的定義

有效能的定義是針對(duì)熱能而言的，它是一定形式的能量，是指可逆變化到一定環(huán)境狀態(tài)并且達(dá)到平衡時(shí)所能做的最大有用功。通過對(duì)各種不同有效能的比較分析，根據(jù)計(jì)算出的能量轉(zhuǎn)化為有用功的數(shù)量，我們可以把能量分為不同的類別。在化工設(shè)計(jì)中合理規(guī)劃使用不同能量可以有效的降低能量的損失，提高有效能的利用情況。

3 化工設(shè)計(jì)之有效能分析

能量傳遞和轉(zhuǎn)換的過程其實(shí)就是能量轉(zhuǎn)化為功的過程，它與能量的質(zhì)量、所處體系的狀態(tài)以及能量發(fā)生過程的性質(zhì)密不可分，按照熱力學(xué)定律和有效能的概念，通過對(duì)化工生產(chǎn)過程中的有效能進(jìn)行定性分析和衡算，可以看出各種物流和能流的有效能能量的利用情況，從而在源頭上找到有效能損失的根本原因，以便采取相應(yīng)的改進(jìn)措施減少有效能的耗損，為節(jié)約能源找到有效的方法和途徑。

(1)換熱過程 物體的溫度按照相應(yīng)的規(guī)律傳遞，當(dāng)溫度不相同的兩種物體相互接觸時(shí)，熱量就會(huì)從高溫物體傳遞到低溫物體，在熱量傳遞的過程中會(huì)伴隨著有效能的損失，有效能損失的規(guī)律如下:假如溫差一定，溫度越低，有效能損失越多。因此為了減少有效能的損失，在低溫傳熱過程中要盡量減小溫差，在高溫傳熱過程中可以適當(dāng)增大溫差，這樣就可以提高有效能能源的利用，減少有效能的耗散。

(2)流體輸送 為了提高有效能的利用率，在化工設(shè)計(jì)時(shí)可以通過采取多種措施減少能源的損失。通常采用減少?gòu)濐^和縮擴(kuò)，縮短管程等方式降低阻力，增大管徑等方式降低流速，這樣就可以通過減少外界的各種壓力的方式達(dá)到減少穩(wěn)定流動(dòng)過程中有效能的損失的目的，可是降低流速后，生產(chǎn)設(shè)備的費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)增加，因此在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，要綜合考慮各種因素做到合理高效的利用能量。

(3)其它 有效能可以準(zhǔn)確無誤的地表示出能量過程的不可逆性，是熱力學(xué)分析的一個(gè)重要指標(biāo)，目前已廣泛應(yīng)用于各種化工生產(chǎn)分析中，通過對(duì)能量的衡算和有效能的分析，可以查找出能量質(zhì)量降低最多的環(huán)節(jié)，從而確定工藝改進(jìn)和優(yōu)化的方法，提高能源的有效利用率。

4 結(jié)語

隨著化工業(yè)的發(fā)展，人類社會(huì)不斷進(jìn)步，但同時(shí)也使得能源問題變得越來越嚴(yán)重，能量不能循環(huán)使用，因此在化工生產(chǎn)中，只有減少有效能的耗散才能做到合理利用能源，在化工設(shè)計(jì)時(shí)就要盡量?jī)?yōu)化不合理的工藝，盡可能地減少各種能量的損失，提高有效能的利用率，只有這樣，才能從根本上做到節(jié)約能源。

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