第二章能源的转换与利用

第二章能源的转换与利用第一节能量转换的基本原理1概述从热力学的角度看，能量是物质运动的度量，运动是物质的存在的方式，因此一切物质都有能量。2能量守恒与转换定律能量守恒和转换定律指出：“自然界的一切物质都具有能量；能量既不能创造，也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体；在能量转换与传递过程中，能量的总量恒定不变。”热力学第一定律：能量守恒系统的内能=系统吸收的热量+对系统做功3热力学第一定律任何处于平衡态的热力学系统都有一个状态参数U（内能）。系统从一个平衡态变化到另一个平衡态时，内能等于系统吸收的热量和系统对外做功之和。4能量贬值原理自然界进行的能量转换过程是有方向性的。不需要外界帮助就能自动进行的过程称为自发过程，反之为非自发过程。自发过程都有一定的方向。能量不仅有量的多少，还有质的高低。热力学第一定律只说明了能量在量上要守恒，并没有说明能量在“质”方面的高低。水总是从高处向低处流动气体总是从高压向低压膨胀热量总是从高温物体向低温物体传递热量传递有方向性抬4着热力厦学第很二定南律的国克劳蹦修斯违说法抖不可逢能把久热量细从低遇温物踩体传状到高她温物滥体而恼不引第起其范他变枣化。邀为了医将热宴量从习冷态奋输送塘到热机态，匠您需啄要一牧个装们置，目例如伤热泵并或冰蹲箱，路持续咏做功糠。欺5咐热力咸学第划二定糟律的外开尔鲁文冻–铸普朗沟克说美法般不可嘴能从否单一悦热源拿吸取拍热量树使之蚁完全狸转变均成功杆而不披产生掩其他撤影响岂。奇热力罚学第故二定结律的社实质估就是摇能量斤贬值泳原理恶。场热力航学第喝二定荣律深隐刻地折指明青了能您量转袭换过反程的丈方向敬、条洋件及铲限度房。煌6浸能量惹转换闭的效朋率箩根据言能量药贬值袭原理印，不逃是每策一种壁能量异都可科以连夏续地蚂、完立全地峰转换乐为任恭何一奖种其奸他形际式的蚕能量脆。喊各种森不同召形式龄的能猎量，衬按其缺转换芝能力碑可分弹为三蜡大类演：彼者（1响）无宏限转俱换能税（全焦部转兵换能佛），航如电湾能、倾机械令能、增水能孤、风住能、板燃料泳储存缘的化笼学能索等；篇希（2铃）有梯限转锋换能钓（部苏分转照换能验），慰如热服能、范流动祖体系旁的总勒能薯；失拖（3焰）非拨转换匹能（毒废能隐）。乐支在能笋量利衬用中咸热效脑率和恭经济司性是圆非常雅重要雹的两蚊个指协标。旱由于蹦存在库着耗妻散作庸用、涝不可替逆过厉程以齐及可庭用能猫损失怪，在娇能量乖转换邪和传乌递过牢程中介，各洞种热阁力循缎环、费热力烛设备匪和能焦量利战用装股置的均效率肚都不药可能暖达到大10概0%麦。遮7积火电引站的都能量统转换谋效率杜是多谜少？盗Ov胡er收al系l味ef条fi革ci酒en涌cy胃:钓88企%核×凶46根%屠×步9坟8%日=纽4倘0%MechanicalenergyMechanicalenergyInturbineChemicalenergyIncoalThermalenergyinsteamelectricitycombustion88%Steamturbine88%46%98%宏第二瓜节纲化烫学能沉转换削为热痒能哗1董概述现燃料滴燃烧君是化梳学能立转换歉为热奏能的类最主翻要方敏式。补能在案空气鲜中燃统烧的渔物质遍称为签可燃阵物，伏但不蓄能把译所有进的可咽燃物棋都称汇作燃档料（弯如米誓和沙庆糖之屿类的罢食品亦）。伸所谓匀燃料还，就牧是能有在空诞气中删容易词燃烧脉并释糟放出领大量贞热能依的气灾体、桥液体西或固言体物锤质，枪是能心在经壶济上顷值得笨利用抖其发横热量例的物茧质的汉总称谷。经燃料肥通常呢按形泰态分恨为固彩体燃反料、松液体键燃料涉和气乞体燃康料。槽晴天然饲的固芦体燃抬料有顶煤炭途和木生材；诸人工壁的固框体燃来料有互焦炭道、型慰煤、棕木炭陷等。纤其中肃煤炭乖应用垦最为迟普遍打，是锦我国膨最基黎本的刚能源滩。黑天然奉的液真体燃崭料有悼石油旬（原贱油）竹；人柳工的托液体京燃料灭有汽晌油、贩煤油热、柴滋油、顽重油恨等。厉天然慨的气谦体燃浊料有燃天然绪气，免人工钩的气情体燃狸料则羡有焦言炉煤妻气、船高炉欣煤气激、水尿煤气营和液批化石知油气匆等。雕剩2匆燃料兄燃烧捐必须蛇具备捡的条崖件幸必须限有可诉能燃呜烧的美可燃乞物（反燃料依）；蔽肢必须殿有使膝可燃战物着欠火的猪能量辫（或溜称热躁源）泄，即装使可穷燃物幼的温脱度达跟到着瞧火温顾度以洲上；愚经必须谦供给论足够修的氧让气或循空气材（因劈为空智气中匪也含签有助抄燃的扛氧气律）。悲缠通过务燃料继燃烧深将化定学能查转换懒为热尽能的摄装置吹称为爆燃烧训设备奇3绒不同恼燃料颤的燃料烧特舞点衰煤的撇燃烧窑油的舒燃烧去气体视燃料蛇的燃拍烧尝4签煤的随燃烧驻煤的室燃烧娱基本具上有租两种远：第辛一种年是煤说粉悬弃浮在辰空间拘燃烧矮，称悔为室棕燃或洋粉状例燃烧失；第茎二种炊就是崖煤块奴在炉抢排上火燃烧健，称姨为层认燃或铺层状叠燃烧偶。慧5捏煤的报燃烧共技术朵目前字煤的烘燃烧驼方式灯主要婶是煤蝇粉燃棉烧和所流化痒床燃局烧。盆我国恋大型挤锅炉拍和工察业窑艺炉大佳多采肆用煤评粉燃揪烧。太趁为了畜提高络煤炭随燃烧参的效大率和插减少已污染搬，发祸展了蜘许多辈先进蜜的燃陶烧技倾术，愈如煤餐粉燃嗓烧稳叠定技搅术，疮包括市各种稻新型社的燃灵烧器狠，煤锅粉低怎氮氧款化物态燃烧劣技术骑，高庆浓度株煤粉球燃烧桑技术爬，流希化床蜜燃烧隙技术差等。谎恼6取油的欠燃烧芦油的虎燃烧匠方法弱有内醋燃和驶外燃马两种冈方式唇。痕所谓室内燃田，是幅在发您动机惜气缸拜内部肥极为惰有限肢的空竞间进万行高孔压燃缸烧，良是一幻种瞬漏间的悼燃烧束过程本。辆所谓熊外燃沾，就骑是不桃在机厉器内砌部燃知烧，末而在丰燃烧朝室内棚燃烧叛，并捎直接浸利用含燃烧停发出汗的热输量，滴如锅没炉、物窑炉拾内进临行的茅燃烧表。果油燃握烧的捎全过妖程包搭含着章传热境过程倚、物烈质扩辱散过岁程和崇化学肚反应扁过程羽。侦7灶油的鄙燃烧俱技术聋油是潜最常眯用的想液体返燃料猪。氏油的租燃烧霉实际幻上包验含了起油加哑热蒸眠发、变油蒸叨气和袍助燃皇空气幻的混埋合以馅及着宾火燃业烧三笨个过旋程。富为了丧实现贯油的批高效瓦低污胃染燃圈烧，茫应从讯以下逐来两秒方面移着手之：匙伪（1妄）影提高奖燃油暗的雾泽化质丸量；改梅梨（2盲）乡实现稿良好掘的配谨风铸。霉8润气体吩燃料驴的燃袍烧练气体嚷燃料祝的燃赌烧可伏以分研为容译器内院燃烧淡和燃杜烧器泛燃烧友，它印们和叉油的远两种遵燃烧老方式旷相近擦。顷气体米燃料仗的燃托烧过祝程包枪括三绵个阶奉段，终即混因合、福着火速和正璃常燃纷烧。愁华9深气体诵燃料寇的燃舟烧技太术抓气体烫燃料平燃烧部的效插率主奥要取青决于扛气体腿燃料娇燃烧熄器。假对气油体燃察烧器陵的基亭本要陷求是去：烫不完永全燃粒烧损萄失小范，燃野烧效联率高街；脊燃烧傅速率妥高，呜燃烧籍强烈匀，燃鞭烧热贯负荷蔬高；乖怕着火肝容易锅，火降焰稳指定性麦好，依既不崖回火粗，又躺不脱慕火；饱燃燃烧鹿产物柄有害劈物质象少，派对大勉气污醋染小眯；万操作瞒方便费，调示节灵考活，窜寿命统长，鬼能充煮分利气用炉闷膛空绞间。欺浪常用甲的气稀体燃冷烧器岔有扩奖散式咱燃烧咱器；围另一暴种是胀预混际式燃武烧器足；此地外还其有一打种部且分预钉混式兽燃烧掩器啊第三畜节歇热演能转虚换为理机械些能电借能添1阻概述作将热威能转廊换为造机械亚能是福目前烛获得这机械趁能的肠最主爽要的柿方式偿。竿热能课转换结成机勺械能部的装咽置称南为热共机。迫因为都热机鱼能为末各种到机械愚提供着动力棵，故摄通常抱又将申其称马为动送力机只械。塑倚应用森最广仪泛的迁热机裳有内览燃机授、蒸凭汽轮候机、豆燃气移轮机坛等。神绞2摆蒸汽怖轮机白蒸汽过轮机弱，简葡称汽狂轮机啦，是的将蒸寿汽的到热能核转换辨为机嘱械功荒的热疗机。画汽轮夕机单毙机功斩率大炸、效杰率高丈、运孙行平碧稳，掘在现晃代火勇力发帜电厂遭和核晓电站银中都婚用它辈驱动即发电静机。姓汽轮炕发电忆机组泡所发杜的电丘量占钓总发锐电量辨的速80严%雪以上茧。怨此外慕汽轮旧机还诊用来裳驱动闭大型锻鼓风既机、抗水泵讲和气孙体压凶缩机终，也匹用作姥舰船兔的动晨力。羡象汽轮坏机发右电过击程觉3务燃气廉轮机拆燃汽式轮机锤和蒸章汽轮松机最脑大的合不同吴是，烛它不肯是以亡水蒸宋气作毯工质市而是朽以气滴体作剃工质渡。燃称料燃作烧时距所产饭生的脖高温绵气体匀直接板推动旬燃汽偏轮机院的叶这轮对猪外做辰功，缝因此纪以燃党汽轮刊机作仅为热筑机的矮火力绒发电区厂不赔需要椅锅炉继。橡它包葛括三月个主勇要部娇件：看压气疯机、棉燃烧椅室和绢燃气企轮机仔。撕轴流趋式燃句气轮胜机夜燃气顺轮机端具有头以下忘优点仓：锡武(霸1)宫险质量纵轻、胶体积往小、声投资值省。病诞(淘2)勾熄起动们快、笔操作醋方便铁。摇网(自3)缸辨水、辫电、侨润滑劣油消樱耗少诊，只授需少浑量的爆冷却乞水或桑不用咽水，娇因此码可以煎在缺痕水的柔地区门运行熔；辅戒助设丢备用炉电少荡，润孩滑油梳消耗猾少，并通常葬只占荣燃料沉费的掠1%闸左右团，而贞汽轮盲机要束占时6%别左右祖。汁4蒙内燃唯机胞内燃械机包浊括汽雪油机坛和柴破油机烤，是咳应用恰最广酿泛的芝热机弦。骡大多房数内刘燃机始是往侮复式滩，有锹气缸递和活碑塞。甚内燃话机有致很多显分类撕方法转，但美常用夹的是络根据姑点火酸顺序敞分类鄙或根絮据气乓缸排棉列方爪式分诸类。弦按点砍火或冰着火险顺序愚可将舅内燃瓜机分榜成四灾冲程绢发动船机和扇二冲核程发忆动机述。衰四冲疏程发凭动机模完成舟一个管循环志要求叉有四岸个完图全的告活塞浓冲程久：撕年(格1)汁伍进气夺冲程袄；筛驳(汇2)故快压缩俱冲程薯；旨命(森3)膜线膨胀磨冲程昆（即扁下行续冲程俗）；堵忍(刃4)地须排气联冲程导。兼四冲短程发叠动机鞠和二密冲程绵发动野机相宗比，夜经济绕性好倦，滑似润条盘件好纪，易乌于冷你却；蛛但二足冲程狐发动颠机运是动部木件少谢，质夜量轻混，发确动机汉运动杠较平哭稳。反特6驴火力醉发电御厂皇发电注机掏填(券1)尿鸽将蒸腐汽轮版机或页燃气狗轮机踏的机嘱械能震转换狠成电帆能是子通过崭同步累发电且机。是吗(夕2)段颠同步续发电兔机由座定子帅（铁叉心和涝绕组欣）、中转子钟（钢婶心和中绕组枣）、姜机座江等组烧成。扛秤7倘佳火力惭发电相厂的赴热力仓系统杂火力激发电修厂有奉两种漆类型劲：只捡承担贵电能窄生产私任务预的凝垂汽式娃电厂武和既绩能生拜产电爱能又包提供视热能顷的热只电厂蹄。吃从能宝源利劈用的欺角度猪讲，麦热电左联产找是公晨认的昏节能赔手段寇。热电联产系统热电联产系统热电分产系统酿第四村节巨能槽量的怨传输概述起能量鹅的传腿输实枝质上朽是能视量在拼空间脏的转同移过带程。崖广义度上的评能量摘传输躺通常莲有两事种含泉义：炊一种税含义忆是指通能量茄本身欲的传些递，齿即能楚量从刃某一平处传语至另类一处吗。另讯一种伶含义底是指葛能源桃的输院运，衬即含怜能体府如煤历、石窃油、苗天然喉气等胸从生吉产地尺向用税能处帆输送碍。唐能源献输送业是能够源利见用中闻的一纤个重钟要环倘节。尺能源嫌输送挂方式夏很多摩，通咳常有筛铁路万、水坏路、榴公路及、管株道、餐输电碗线路魔等多北种方况式。揭不同尽的输赏送方灭式有拍不同反的特宵点和森适用龙范围馆。五受资滴源分克布、俱能源俯消费恋多寡连、交姜通运做输格伞局等律诸多马因素栋的影清响，尤能源糖输送骡工作菊是一楼项十岛分复臭杂的然系统竿工程督。装9摇电能酬的输筐送寸电能吊的特秆点是词发电纤、传身输、列用电护都是论同时训发生男。型采用汽大机赔组发齿电，挠建设搭大电旅网，信提高农输电柿电压妥成为娇电力镰工业蜘发展妖的趋拒势。睬1.尿电力谜产生抽；疫2.愤通过鄙升压梯变电碍站电千压升泡高；鹅3.蛙电能盈传送离；骗4衫.窜通过袍降压哗变电问所降果低电陵压；贤5.弹分配受电力辰；检6.武到达肃需要两电力质的地斩点粗电能耗的输然送做10动花我国垮电能级输送顾存在枪的问振题寿电压走等级推偏低消，电盗压层柄次过仍多，旨造成炒重复兽容量薄多，爸线路发长、刊线损诚高，揪事故好多，珍调度划不灵情。剖输电什方式敬单一压，缺盗乏超膀高压临直流市输电耀。内电网领容量恩小，示联网波发展舌缓慢两，影批响了乞电网袜整体母效益战的发暗挥。折兼变配偏电设摘备陈么旧老敢化，眉难以鹊适应错电力类输送顽发展伤的需只要。蛾疾11疲煤炭面的铁逃路运谊输椒我国延煤炭岗输送艳主要逝是以粥山西夏、陕击西和肚内蒙唤西部回（所狂谓保“俭三西助”日）为胆中心弟向全删国缺册煤省向市输盼送。无咏12骡纤煤炭柄的水式路运扇输微海运家是北且煤南真运的草主通纲道，献华北哪煤炭六供应典华东症和华适南地队区，照海运剩约占葵55督%，针铁路莫直达孤运输援约占勒43猎%。窃锐除了揭海运聋外，陵长江统和大申运河牌北段膨也是俗煤炭基的主想要水肢运通平道。鹅13那卫煤炭元的公悉路运俭输坊公路厕主要催承担身短距卧离的般煤炭捕运输字，特舰别是邻乡镇朋煤矿经生产沙规模达小，戴布点呆分散栗，大漂量煤储炭靠段汽车暑集运警到铁幅路车委站。艳由于敏铁路长运力副不足蜓，公世路运砍输作敬为辅香助运新输手较段，桨对煤租炭的承运输施也起绩到了须重要聋作用贝。喘14千盛石油束和天廉然气本的运污输僻我国鄙原油候产地猪主要栽在长拌江以禁北，腐其中就大庆卡、胜颂利和巾辽河鸦油田西的原播油产锣量约子占全桐国的诉60肝%，垦而对或炼油岂能力膊而言免，辽陵宁、剂吉林利、黑仁龙江侵约占夕30挨%，绸京、营津、疯冀占姑11敢%，授山东结占8灶%，桂苏、低浙、耕沪占懒19辩%，草长江问中游丽11躲%，堂广东锻9%孤，西铁北1煮1%柳，西咬南地迟区则依没有怕大、朴中型造炼油挑厂，尽成品忽油基巴本上铁以炼柳油厂烟为中牧心就游地供桥应，察但也亿有相福当数仇量的山长距腊离跨茶省区妨输送掏。驴我国铲原油块的输曾送主匀要是次通过脉管道慨、水留运和容铁路隶，其怕中管匹道是乞主力替。敢天然芽气则肥几乎品全部歇采用课管道镜送输穗。讨15娘旗石油蔬输送姥原油断输送症以管沫道输超送为歼主，贺通常婆陆上虹油田目向炼别油厂恒输送捡原油饰的方渔式有劝三种套：通构过管退道直坟接输唤送到呆炼油热厂；就原油蝶经管牢道输环送再孝转海顾运或爷江运余至炼低油厂椒；原货油管亩道运纳输转宫铁路汉送至可炼油变厂。停16匀天然膊气的絮输送差天然灭气主容要是隔靠管萄道输池送，个主要围的天蜓然气筹管网耕有川品渝天狱然气麻管网谦、陕签甘宁可输气菌管道版、青貌海输妥气管乐道、行新疆润输气布管道销等。欧最大轿的天责然气亏输送津工程着是移“埋西气仪东输翻”花工程皮，它活是我仆国西推部大分开发冤的重庆要组乓成部解分之中一，享其目剥的是能把西惑部地啦区丰抵富的肝天然思气资芽源通仗过长螺距离逼的输债气管保道送宋至东逮部长黄江三湾角洲宅地区院。秒能量悉的储台存赠1者能量悔的储冒存互机械家能缸——捧以动鞭能、创势能群形式品储存接。绪热能弱——田以潜相热、钳显热蛇形式井储存涌。棚电能兆——株感应姻场能嫌或静匠电场乐能。欲化学勺能、常核能诸——杀自身遭即为氏储能卡形式鸣。戒2火机械具能的跃储存由以动沸能形士式储户存辨（罪1晚）飞斗轮少以势像能形蹈式储贿存纹（兰1详）弹怪簧、阁扭力欣杆和馆重力文装置适（盐2