288 热力学-第二定律-应用
288 热力学-第二定律-应用
语音讲解-热力学第二定律-应用
补充概念
可用能-能量可做出的功；功中可用能的含率为100%；热能中可用能的含率为(1-T0/TH)，T0为环境温度，K；TH为热能温度，K。
热力学第二定律效率-某系统、设备或过程中获得的可用能与消耗有可用能的比值。
热力学完善度-某装置的实际热效率与卡诺循环热效率之比。
热力学第二定律应用-热力过程优化
以换热器传热过程为例。家用暖气片是典型的换热器，换热器内工质为热水，换热器外工质为室内空气。
设暖气片周围室内空气平均温度为20℃，换热器内热水平均温度为70℃。
设暖气片内热水放出的热能为1000J，这1000J热能全部被室内空气吸收，则暖气片的热效率为：
1000J/1000J=100%
但温度70℃的热水的可用能含率为（设环境温度为0℃）：
1-(273+0)/(273+70)=0.20
1000J温度70℃的热能中包含的可用能为：
1000J*0.2=200J
温度20℃的空气的可用能含率为（设环境温度为0℃）：
1-(273+0)/(273+20)=0.07
1000J温度20℃的热能中包含的可用能为：
1000J*0.07=70J
暖气片传热过程的热力学第二定律效率为：
70J/200J=35%
每传递1000J热能损失可用能为：
200J-70J=130J
如何在换热器面积、传热量一定的前提下降低换热器传热过程的可用能损失，是利用热力学第二定律方法（熵分析、热流体学等）对热力过程进行优化的典型课题之一。
热力学第二定律应用-用能方案优化
以用锅炉制取洗浴热水为例。设锅炉燃烧烟气温度1000℃，制取的洗浴热水温度45℃，该热水制取方案的热力学第二定律效率约为（取热力学第一定律效率即热效率为100%；环境温度为20℃）：
1-(273+20)/(273+45)=0.079
1-(273+20)/(273+1000)=0.77
0.079/0.77=10%
即在制取热水过程中90%可用能被浪费了。
如改用热泵制取热水，取热泵制热系数为6.0，则热泵制取热水的热力学第二定律效率为：
0.079*6.0/1.0=47%
从能量使用角度而言，热泵制取热水相对更合理些。
热力学第二定律应用-热力装置性能评估
以空调装置为例，类型很多，制冷系数也可能相差很大，有的装置的制冷系数已经很高了，还有没有努力空间等问题，可通过热力学完善度得出一定参考。
以某电动压缩式制冷空调为例，室外35℃，室内25℃时，空调机制冷系数为5.0；而此工况下的卡诺制冷空调的制冷系数则为：
(25+273)/(35-25)=29.8
该空调此工况下的热力学完善度仅为：
5/29.8=17%
表明还有很大的努力空间。
应用热力学第二定律原理分析导致上述差距的原因，进一步逐步提高装置热效率，也是热力学第二定律的典型应用课题。