电磁流体中火用的传递和转换特性

审视了多组分黏性电磁流体（包含热传输、对流、电磁能传输、质量传输和化学反应过程）的动量传递方程、质量传递方程、能量传递方程，重新构建了电磁流体的熵传递方程。通过定义热火用、压火用、化学火用、动能火用、势能火用、电磁火用，重新构建了不同形式火用传递的分量方程及其总火用传递方程。通过分解这些传递方程，揭示了不同形式火用之间可逆与不可逆的传递和转换关系，为理解不可逆传递过程的机制、正确计算不可逆性的火用损及其改善电磁流体传递过程的性能和用能效率提供了有效的途径。     

含蜡原油管输过程化学火用组成与应用研究进展

从含蜡原油管输过程的化学火用基准环境选取、化学反应火用、化学扩散火用和化学火用传递4个方面综述了国内外的理论成果和发展现状,结合工程上化学火用分析和化学火用传递的实际应用,指明了该领域存在的主要问题和后续研究工作的方向。     

MSF海水淡化系统（火用）分析模型及其应用

为更好进行系统热力设计，性能评价、热经济学分析和优化。本文建立了完善的ＭＳＦ系统的火用分析模型。它可对系统中不同环节和过程进行详细的包括化学火用变化在内的火用分析。案例研究表明，本文建立的火用分析模型精度高，可广泛地应用于系统分析和评价     

恒热流工况下管内对流换热(火用)传递特性

从管内传热与流动的特点出发,基于热力学第一、第二定律和非平衡热力学理论,对壁面恒热流工况下,管内充分发展段对流换热的火用传递过程进行了研究,定义了对流换热传火用系数、火用流密度、传火用Nusselt数和对流换热火用传递方程,并导出相应的计算式;讨论了Reynolds数、量纲1热通量和不同截面位置等参数对对流换热火用传递过程的影响;最后将传火用和传热的结果进行了比较.     

火用的计算及应用

系统阐述了火用和火用计算的基本概念以及应用状态方程法（PR）进行火用计算的步骤和若干相关的技术细节，以“真空”为例对火用理论中较模糊的概念由低压造成的“负火用”作出理论和计算分析，认为它同低温火用一样，也是一种宝贵的火用源。运用“三环节”能流论的概念，对精馏塔的用火用过程拆分为塔体用火用和换热器用火用分析，得出了不同情况下精馏塔节能工作的着眼点需有所区别的结论；此外还对换热单元流程进行了细致的介绍，指出了换热设备的优化除了重视降低热火用损耗外，还需注意调节压火用的损耗以期达到进一步节能降耗的目的。     

基于(火用)损失分析的反应精馏塔板上反应体积的优化设计

针对以选择性为主要目标的反应精馏塔设计中反应段塔板上反应体积或催化剂的分配问题,提出一种基于热力学(火用)损失分析和流程模拟计算相结合的优化设计策略。为了深层次分析反应精馏塔板上(火用)损失的原因并为制定调优方向提供理论依据,将塔板上的总(火用)损失区分为物理(火用)损失和化学(火用)损失两部分并分别进行计算。在此基础上,将建立的(火用)损失计算方法和流程模拟技术相结合,将反应段塔板上的反应体积的分配和对应的(火用)损失分布相关联,以再沸器热负荷最小为目标,通过建立的方法对反应体积的分配逐步调优,可实现反应精馏塔的优化设计。方法的有效性通过环氧乙烷水合制乙二醇反应精馏体系进行了验证。结果表明,与普遍采用的塔板上等反应体积分配的设计方法相比,通过本文建立的优化分配方法,可使系统的能耗降低18%以上,同时结果优于文献值。     

传递研究的形成脉络与发展现状

火用传递研究针对不同形式火用的转换与同一形式火用的传递,旨在通过探讨火用传递过程的变化规律及其影响因素,从而达到对传递过程进行动态调节和控制的目的。从火用传递与能量传递共同构成能研究的完整体系、火用传递与不平衡势场密不可分、火用传递是火用分析在动态层面的必要补充、火用传递用于描述多场耦合驱替机理的有益扩展等角度,阐述了火用传递研究的形成脉络与发展现状,指出火用传递研究不应偏离工程应用的主要方向,并应在 传递系数的内在机制及评价多场耦合火用传递过程的参数指标体系等方面进行更为深入的研究。     

平流流程多效蒸馏海水淡化系统有效能分析

以10 000 t/d四效平流流程多效蒸馏海水淡化系统为对象,建立了系统火用数学模型,计算了系统火用利用率及蒸发器、蒸汽压缩喷射器和冷凝器等处的火用损失,并采用图像火用分析法直观表示出系统不同部位的火用损失情况。结果表明,该系统火用利用率为13.02%;最大火用损失位于蒸汽压缩喷射器,约占系统总火用损失的49%;冷凝器次之,与四效蒸发器总火用损失基本相同。     

煤在不同氧化氛围中的能量梯级释放

针对传统煤燃烧能量利用效率低、污染严重等问题,将超临界水氧化技术应用于煤的清洁燃烧过程,分析了煤在空气和超临界水两种不同的氧化氛围中的反应特性。进而,基于不同的反应路径,利用图像(火用)分析法,剖析了煤在两种氧化氛围中的能量转换特点,揭示了煤在水相氧化氛围中的能量释放新机理,最后对煤在超临界水氧化反应器和传统锅炉中的实际过程进行了(火用)分析。结果表明,水相氧化将煤的化学能品位从1降低到0.83,并且减小了煤的化学能品位与热源品位之差,从而降低了煤中化学能向物理能转变的不可逆损失,(火用)损失减少了6.04%,热(火用)增加了5.25%,而且水相氧化没有传热(火用)损失;运用(火用)分析理论,计算得到超临界水氧化反应器(火用)效率高达80.1%,高出传统锅炉(火用)效率24.2%。     

基于等效电法的钢铁企业蒸汽系统多目标运行优化策略

针对钢铁企业蒸汽系统汽源设备多、能源品种多的特点,以某大型钢铁企业实际运行的蒸汽系统为背景,运用等效电方法对蒸汽系统的能量转换作出科学分析,采用数学规划方法,建立多目标的混合整数非线性规划模型（MINLP）。采用分步优化方法,先以蒸汽系统小时能源总成本最低为目标,将得到的结果乘以松弛系数建立成本约束并以(火用)效率最高为目标,利用LINGO软件求得多目标-约束优化模型的全局最优解,再通过改变松弛系数得到一组Pareto前沿。最后与单目标优化和多目标遗传算法结果相比较,证明分步优化方法所得的结果是可行的综合最优结果,能够实现低成本和高(火用)效率的双目标,并为生产调度提供依据。     

水泥熟料形成的求算

为了进行水泥生产过程的火用分析 ,提高有效能的利用率 ,有必要把水泥生料在高温化学反应时形成熟料的火用耗进行准确计算 ,故此 ,以物质在发生化学反应过程中所做的功——化学反应火用及反应过程火用损失为理论基础 ,计算了水泥熟料高温烧成时各化学反应阶段的化学反应火用 ,提出了通过火用平衡以计算熟料形成火用的方法     

基于经济目标和分解协调策略的换热网络最优设计

分析了换热网络在过程系统中的功能 ,从火用分析和火用经济学的角度提出了换热网络最优合成设计的实用火用经济目标函数 ,它包含了网络的流动火用损费 ,且可分解为各个换热单元的总费用之和 .在换热网络目标函数可分解性的基础上 ,本文又进一步提出了换热网络分解协调优化的研究策略 ,它是在各个匹配单元 (子系统 )和整个换热网络结构 (复杂系统 )之间进行优化协调 ,并获得换热网络的最优结构和各匹配单元的最优操作参数 .最后 ,通过一换热网络的最优合成 ,说明了该方法的应用前景     

聚焦结构、界面与多尺度问题,开辟化学工程的新里程

20世纪90年代以来,随着计算机技术和测量仪器的迅速发展,化学工程的研究水平日益提升,由经验规则的判断逐渐提高到计算机模拟量化分析. 化学工程的研究范围也日益扩大,下至纳微尺度结构与界面的观察与量化,上至宏观尺度设备与工厂的系统集成. 化学工程的服务对象也由化学工业扩展到冶金、材料、能源、环境、生物等诸多进行物质转化的过程工业. 目前化工科技界正在呼吁寻求继第一里程单元操作、第二里程传递过程和化学反应工程之后的第三里程. 化学工程中以往惯用的忽视非均匀多尺度结构和界面存在的平均方法是造成预测偏差和调控、放大困难的主要原因. 必须关注结构、界面和多尺度问题,研究多尺度结构、界面的量化预测理论和优化调控方法,建立多尺度结构、界面与"三传一反"的关系模型,与当代先进的计算方法、计算流体力学和计算机模拟相结合,有望解决化工过程与设备的优化调控与放大的难题,成为化学工程发展的新里程.     

乙烯急冷-延迟焦化集成节能流程

提出了一种新的高温气体余热回收方法?利用余热作为吸热化学反应的热源,使余热物理 转化为反应产物所增加的化学 . 作为实例,提出了利用延迟焦化反应回收乙烯裂解气余热的新工艺?乙烯急冷-延迟焦化集成节能流程. 结果表明,对于产60 kt/a乙烯的单台裂解炉,可配套处理量为880 kt/a的延迟焦化装置,并使裂解气急冷过程的 回收率由64.0%提高到74.4%. 该工艺具有设备投资低、稳定运行周期长等优点.     

低温甲醇洗过程(火用)分析

根据某化肥厂合成氨系统中的低温甲醇洗工段的工艺,建立了(火用)分析模型.对甲醇洗系统进行了(火用)分析,并且与能量分析进行了比较,分析系统用能的薄弱之处,提出相应的改进措施.     

高含硫天然气净化装置 分析

针对高含硫天然气净化装置运行能耗高的问题,本文建立了高含硫天然气净化过程中各类 值计算方法,并对离子溶液体系的 值计算方法进行了修正,使其适用于酸气吸收过程中醇胺溶液的 值计算。在天然气净化过程模拟软件ProMax建立的净化过程全流程模型的基础上,采用 分析方法对高含硫净化装置的全流程进行用能分析。分析结果表明,净化装置全流程的 效率为54.2%,其中硫黄回收单元和尾气处理单元 效率最高,分别为66.8%和66.1%;脱酸气单元的 损失最高,占全流程总 损失的43.5%,这是由于净化装置处理的原料气中H2S含量很高,需要更大溶剂循环量才能使净化气达到商品气标准,这导致吸收溶剂再生过程的能耗大大增加。本文研究成果可指导高含硫天然气净化装置的用能评价及节能改造。