火用
有效能一般指本詞條
當系統由一任意狀態可逆地變化到與給定環境相平衡的狀態時，理論上可以無限轉換為任何其他能量形式的那部分能量，稱為㶲，又叫有效能。㶲，英文名稱為exergy ，定義為熱力系工質的可用能。用於確定某指定狀態下所給定能量中有可能做出有用功的部分。 所屬學科： 電力（一級學科） ；通論（二級學科） 。
基本介紹
中文名：㶲外文名：Exergy別名：有效能，可用能定義：熱力系工質的可用能意義：確定給定能量做出有用功的部分學科：物理學
概念介紹,能量,轉換規律,㶲平衡,㶲效率,定義,能級係數,發展方向,
概念介紹各種形態的能量，轉換為“高級能量”的能力並不相同。如果以這種轉換能力為尺度，就能評價出各種形態能量的優劣。但是轉換能力的大小與環境條件有關，還與轉換過程的不可逆程度有關。實際上採用在給定的環境條件下，理論上最大可能的轉換能力作為量度能量品味高低的尺度，這種尺度稱之為㶲（Exergy）。它的定義如下：當系統由一任意狀態可逆地變化到與給定環境相平衡的狀態時，理論上可以無限轉換為任何其他能量形式的那部分能量，稱之為㶲。因為只有可逆過程才有可能進行最完全的轉換，所以可以認為（㶲）是在給定的環境條件下，在可逆過程中，理論上所能作出的最大有用功或消耗的最小有用功。與此相對應，一切不能轉換為㶲的能量，稱之為（火無）（Anergy）。 任何能量E 均由㶲（Ex）和（火無）（An）兩部分所組成，即能量㶲作為一種評價能量價值的參數，從“量”和“質”兩個方面規定了能量的“價值”，解決了熱力學中長期以來沒有一個參數可以單獨評價能量價值的問題，改變了人們對能的性質、能的損失和能的轉換效率等問題的傳統看法，提供了熱工分析的科學基礎。轉換規律從㶲和（火無）的觀點來看，能量的轉換規律可歸納為以下幾點：（1）㶲與（火無）的總量保持守恆，即我們常說的能量守恆原理。（2）（火無）再也不能轉換為㶲，否則將違反熱力學第二定律。（3）可逆過程不出現能的貶值變質，所以㶲的總量守恆。（4）在一切實際不可逆過程中，不可避免地發生能的貶值，㶲將部分地“退化”為（火無），成為㶲損失。因為這種退化是無法補償的，所以㶲損失才是能量轉換中的真正損失。（5）孤立系統的㶲值不會增加，只會減少，至多維持不變，此即孤立系統㶲減原理。所以㶲與熵一樣，可用作自然過程方向性的判據。㶲平衡定義能量守恆是一個普遍的定律，能量的收支應保持平衡。但是，㶲只是能量中的可用能部分，它的收支一般是不平衡的，在實際的轉換過程中，一部分可用能將轉變成不可用能，㶲將減少，稱之為㶲損失。這並不違反能量守恆定律，㶲平衡是㶲與㶲損失（不可用能）之和保持平衡。設穿過體系邊界的輸入㶲為Exin，輸出㶲為 Exout，系統各項內部㶲損失為 Ii，外界作功為W，則它們的平衡關係為：㶲平衡不僅考慮了能量的數量，而且還顧及了能量的質量。在考慮㶲平衡時，關鍵是需要計入各項㶲損失才能保持平衡。其中，內部不可逆㶲損失項在熱平衡中並無反映。因此，兩種分析方法有著質的區別。但是，兩者相互之間又存在著內在的聯繫，㶲平衡是建立在熱平衡的基礎之上的。㶲效率定義通常的熱量平衡和能量轉換效率並不能反映出㶲的利用程度，因而我們引入了㶲效率的概念。㶲效率與能量轉換效率有著類似的定義，所不同的是，㶲效率是收益㶲與支付㶲的比值。㶲效率 = Ex(收益)/ Ex(支付)。有了㶲效率的概念，我們就可以針對某個熱力系統建立㶲平衡關係式，並對其進行㶲分析，從而達到以下目的：（1）定量計算能量㶲的各項收支、利用及損失情況。收支保持平衡是基礎，能流的去向中包括收益項和各種損失項，根據各項的分配比例可以分清其主次。（2）通過計算效率，確定能量轉換的效果和有效利用程度。（3）分析能量利用的合理性，分析各種損失大小和影響因素，提出改進的可能性及改進途徑，並預測改進後的節能效果。能級係數㶲是能量中具有做功能力的一部分，因而能量的價值，除了其數量的多少，還有質量的多少，也就是其中包括㶲的多少。通常定義單位能量中所含㶲的比例為能級係數 ε：發展方向以熱力學第一定律和第二定律為依據的㶲分析理論無論是其科學性，還是它對實踐的指導作用，無疑要比任何其他能量分析法更優越在我國經濟飛速民展，工業生產規模和產值成倍增長，能源供需矛盾日異尖銳的今天，假若我們仍然只用熱效率這個指標來評價用能水平，那么，縱然浪費能量的現象可以得到有效扼制，但是能質浪費嚴重的狀況將會依然存在。如何合理利用㶲和提高㶲效率便成為能源建設和能源設備改選的重要課題。㶲的合理利用和提高㶲效率，原則上是使能源能量的質量與用戶需要的能量的質量相匹配，儘量做到高質能高用，低質能低用，讓不同質的能物盡其用。因此，降耗節能目標的實現, 還需使用能的理論研究與工程套用研究緊密結合，今後的研究主攻方向應該是理論研究與套用研究並舉，而以套用研究為主。理論研究的目的是趕上或超過世界潮流，套用研究的主要目的則是使㶲分析走出研究室，使之在工程實踐中充分發揮它的重要作用。
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