概念与其表达式的热力学一致性研究

指出火用本性上不是严格意义上的状态函数,给出了在无限大环境参考态下多相系统火用函数一般表达式。该表达式可以被推广应用于无限大的热源和物质源,体现了火用定义和火用函数表达式的唯一性和热力学一致性。将火用和“火用变化”严格区分,避免了关于火用概念热力学本性的误解和争论,结束了现行教材中火用的模型、类别和表达式的多样化局面。最后为任意状态下的均相系统火用函数的数值计算提供了一般思路和基本公式。     

火用函数热力学一致性基础

近年来 ,随着国家能源利用技术、环境保护技术水平的提高 ,作为一个重要而有效的理论工具 ,火用分析方法已经从一般的过程能量分析发展到过程经济评价甚至过程的环境影响评价 ,即所谓过程可持续性评价的定量化分析 .给出了体现热力学一致性的火用函数普遍化基础表述及计算原理 ,强调火用分析采用合理的环境参考态模型、统一的热力学标准性质数据以及适宜的热力学模型的重要性 .基于ISO 136 0 0系列能源系统标准(1999～ )的概念和IUPAC的化学热力学标准压力的规定 ,基于国际上具有权威性的最新化合物标准生成Gibbs函数数据等修正了龟山等人提出的热力学平衡环境参考态模型 .修正模型由 2 98.15K和 1bar下的大气圈、水圈和地壳岩石圈中的选定基准物体系所组成 .提出了一个包含 80种常见化学元素标准火用数据体系 .另外 ,给出的氨水均相混合物计算实例表明 ,物质标准火用的数值是混合物火用函数的最主要构成 ,其数值处理中的微小偏差都会对火用函数计算结果产生很大影响.     

(火用)分析环境模型及其确立原则的研究

对现有的环境模型和有关环境模型的理论进行了评述和分析,指出了确定环境模型的理论以及现有的环境模型中存在的问题,提出了比较系统的确定环境模型的理论原则.     

城市燃气门站压力能回收热力学分析

长输来气需在门站内经调压过程将高压燃气降到较低的压力方可送入城市燃气输配系统,节流降压过程存在压力能的损失.采用能量系统的(火用)分析法对城市门站调压过程进行热力学分析,结果表明节流.阀节流降压虽能满足工艺要求,但过程的(火用)损较大,(火用)效率低,应考虑可代替节流阀的其它压力能回收设备,如透平膨胀机、涡轮机等,从而...     

液化天然气过程的热力学分析

利用R K S方程建立了天然气和液化天然气焓火用计算的热力学模型;对 2×104 m3 /d液化天然气液化过程进行了模拟计算;计算了各设备的火用损失和液化过程的火用效率;热力学计算分析结果表明,装置的最大火用损环节是循环压缩机,其次是透平膨胀机和气波制冷机。本装置利用自身所产尾气作为燃气发动机的燃料,进而利用燃气发动机带动循环压缩机,节省了大量电能,回收了排放尾气的能源,有效地解决了压缩机的高能耗问题。     

热管换热器的效率分析

为了评价热管换热器的经济性能,本文对热管换热器进行了效率分析,给出了气气型热管换热器的效率随热、冷流体的流动状况,与热管的长度、直径等几何尺寸的变化曲线,为优化设计热管换热器提供了理论依据。     

合成氨吹风气回收装置的热力学分析

本文对合成氨吹风气回收装置进行了(火用)分析,结果表明,改造后(火用)效率提高,(火用)损失减少。     

化工传热过程的(火用)分析

应用热力学原理,分析了换热器在传热过程中损失的影响因素;采用平衡方程式,论证了传热过程中的利用效率;指出减少内部损失和外部损失是降低传热过程损失的有效途径;以间壁式换热器为例,计算了传热过程中的效率。     

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。     

[火用]分析环境模型及其确立原则的研究

对现有的环境模型和有关环境模型的理论进行了评述和分析，指出了确定环境模型的理论以及现有的环境模型中存在的问题，提出了比较系统的确定环境模型的理论原则。     

热力学状态方程二元交互作用参数估算模型开发

基于气液平衡理论,建立了热力学状态方程二元交互作用参数估算模型。首先,结合气液平衡理论、状态方程以及相应的混合规则建立气液相平衡数学模型;然后以气相组成误差平方和与压力相对误差平方和之和作为目标函数,并使用计算机编程,利用单纯形法进行优化求解,实现了热力学状态方程二元交互作用参数估算模型的开发;最后,用该模型对5组二元气液平衡体系中的组分二元交互作用参数进行估算,并根据估算出的参数对各体系的气相组成进行预测,结果显示,预测值与实验值的平均相对偏差均小于1％,表明该模型计算结果准确,可应用于气液平衡计算中。     

Thermodynamic properties and crystallization behavior of poly(p-phenylene succinate)

The equilibrium thermodynamic properties and crystallization behavior of poly(p-phenylene succinate) (PPSc) were examined using differential scanning calorimetry (DSC) and a wide-angle X-ray diffractometer. When PPSc quenched into liquid nitrogen, the PPSc still showed 60 J/g of the heat of fusion, indicating that PPSc crystallizes too fast to be quenched to a glassy state. The equilibrium heat of fusion (ΔH°) of PPSc and its equilibrium entropy of fusion (ΔS°) were estimated to be 28 and 48 J/mol K, respectively. The effect of the molecular weight and undercooling on PPSc crystallization was analyzed by the Avrami expression. The crystallization rate of PPSc was highest at about 276°C, regardless of molecular weight when the sample was isothermally crystallized. This temperature was higher than that of poly(ethylene terephthalate) (PET) by 100°C. The crystallization rate was highest when the number average molecular weight of PPSc was about 20,000 g/mol. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 73: 801–806, 1999     

甲醇-乙酸、甲醇-丙酸和乙酸-丙酸二元体系汽液平衡

用新型泵式沸点仪测定了101.325 kPa下甲醇-乙酸、甲醇-丙酸和乙酸-丙酸3个二元系在不同液相组成时的沸点,用过量自由能函数Q,采用间接法由Tpx推算了3个二元体系的汽相平衡组成y。3个二元体系活度系数分别用Wilson模型、NRTL模型、Margules模型和Van Laar模型进行关联,用最小二乘法求出了它们的液相活度系数模型参数。用所得的液相活度系数来计算此二元体系的过量吉布斯自由能函数GE/(RT)。用3个二元系模型参数对所测的数据进行关联,建立该系统汽液平衡的热力学模型并计算平衡时的泡点温度。计算的泡点与实验的沸点吻合良好,经面积积分法检验,这些模型参数计算的3个二元体系相平衡数据具有很好的热力学一致性。     

Thermodynamic Modeling and Exergy Analysis of A Combined High-Temperature Proton Exchange Membrane Fuel Cell and ORC System for Automotive Applications

A combined system consisting of a high-temperature proton exchange membrane fuel cell (HT-PEMFC) and an organic Rankine cycle (ORC) is provided for automotive applications in this paper. The combined system uses HT-PEMFC stack cathode exhaust gas to preheat the inlet gas and the ORC to recover the waste heat from the stack. The model of the combined system was developed and the feasibility of the model was verified. In addition, the evaluation index of the proposed system was derived through an energy and exergy analysis. The numerical simulation results show that the HT-PEMFC stack, cathode heat exchanger, and evaporator contributed the most to the total exergy loss of the system. These components should be optimized as a focus of future research to improve system performance. The lower current density increased the ecological function and the system efficiency, but reduced the system’s net out-power. A higher inlet temperature and higher hydrogen pressures of the stack and the lower oxygen pressure helped improve the system performance. Compared to the HT-PEFC system without an ORC subsystem, the output power of the combined system was increased by 12.95%.     

天然气冷热电三联供系统热力学分析

天然气先经过燃气轮发电机发电,然后利用燃气轮机排出的高温烟气推动吸收式制冷机制冷,最后利用换热器回收中温烟气中的余热加热生活热水,这种冷热电三联供方式能够显著地提高能源的利用效率。构建了天然气为燃料冷热电三联供系统典型的模型图和能流图,导出了系统各环节能量和的计算公式、三联供系统的总能量和利用率以及各部位的损失;基于能源产品的市场价格,给出了三联供系统的经济收益。以现有技术设备和典型操作工况为基础,分析讨论了环境温度以及燃气轮发电机和制冷机出口烟气温度对供冷、供热、能量利用率、利用率以及经济收益的影响。结果表明,环境和烟气的温度对系统的性能和收益都有一定的影响。     

用示图的方法对SP窑预热器进行热力学分析

提出了新的示图作法，即通过引入热效率，将冷热流体的能级统一在一张图上的作图法，可以给出换热器中冷热流体的变化和损情况。据此可定量、简便、直观地对ＳＰ赛预热器的换热情况进行热力学分析，并为热利用的改善指明方向。