【国家标准(GB)】 能量系统 分析技术导则

ICS27.010
中华人民共和国国家标准
GB/T14909—2005
代替GB/T14909—1994
能量系统分析技术导则
Technical guides for exergy analysis in energy system2005-07-15发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2006-01-01实施
术语和定义
值的计算
分析的评价指标
分析的步骤
附录A（规范性附录）
附录B(资料性附录）
拥值的计算方法
分析方法的计算实例
GB/T14909—2005
本标准代替GB/T14909一1994《能量利用中的拥分析方法技术导则》。本标准与GB/T14909一1994相比主要变化如下：GB/T14909—2005
修改了关于本标准适用范围的表述，特别指出本标准不仅适用于一般的能量系统，也适用于“产品生命周期评价”等新领域；修改了术语和定义的表述；
一更正了值的计算基准。包括更正了基准态压力和环境基准态下的大气组成，调整了个别元素的基准物质，增加了一些新的基准物质，使基准物质体系的元素总数达到80种；一完善了分析的评价指标，包括增加了拥平衡和效率的多项内容；一完善了分析的原则方法及结果表示中“评价与分析”的表述；一简化了规范性附录中的多处表述（见附录A的起始处、A.1、A.4.1、A.4.1.1）)；基于正文中的元素的基准物质体系（见3），重新核算了全部元素的标准数值（见附录A的表A.3);
基于元素的标准数值（见附录A的表A.3），重新核算了“部分无机化合物的标准数值”，其中还调整了个别物质（见附录A的表A.4)；基于元素的标准拥数值（见附录A的表A.3），重新核算了“部分有机化合物的标准拥数值”，其中还调整了个别物质（见附录A的表A.5)；修改了关于“稳定流动体系纯物质的”和“稳定流动体系多组分物质的拥”的表述和计算公式（见附录A的A.4.2和A.4.3)；
修改了资料性附录中的拥分析方法的计算实例的“锅炉的拥分析”的表述（见附录B）；更换了资料性附录“分析方法的计算实例”中的示例2（见附录B）。本标准附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会提出。本标准由全国能源基础与管理标准化技术委员会归口。本标准起草单位：北京化工大学、华北电力大学、中国科学院工程热物理所、石油工业节能节水专业标准化技术委员会、北京国电华北电力工程有限公司、中石化洛阳石化工程公司工程研究院本标准主要起草人：郑丹星、武向红、宋之平、陈铭、俞伯炎、任晓东、郑战利。本标准所代替标准的以往版本发布情况为：GB/T14909—1994。
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能量系统拥分析技术导则
GB/T14909—2005
本标准规定了能量系统拥分析的基本概念与术语、值的计算基准、值的计算方法、平衡、分析的原则方法及结果表示等，并给出了分析方法的计算实例。本标准适用于任何涉及能量利用或能量转换的过程、设备、工艺流程或系统，也适用于产品生命周期评价等环境保护方面相关问题的定量分析。2术语和定义
本标准采用下列术语和定义。
体系system
根据研究目的而确定的具有明确边界的分析对象。根据同一概念，体系内部还可以分割成两个或两个以上的子体系（subsystem）。2.2
environment
体系边界以外称为外界。环境是外界的一部分，是一个作为拥分析基准的特定的理想外界，由处于完全平衡状态下的大气、地表和海洋中的选定基准物质所组成。2.3
exergy
体系与环境作用从所处的状态达到与环境相平衡状态的可逆过程中.对外界做出的功。2.4
exergyloss
由于过程不可逆性所造成的体系作功能力的减少。2.5
Fexergy analysis
对能量系统的传递、利用和损失等情况进行的分析。3值的计算
3.1值的计算基准
拥值的计算基准是环境参考态，它是基准物质体系在规定的温度、压力下的状态。本标准规定的基准态温度为298.15K(25℃），基准态压力为0.1MPa（1bar)；基准物质体系规定为：大气物质所含元素的基准物质取大气中的对应成分，其组成如表1所示，即在上述温度和压力条件下的饱和湿空气；氢的基准物质是液态水；其他元素的基准物质取表2中所列的纯物质。表1环境参考态下的大气组成
组成（摩尔分数）
GB/T14909—2005
基准物质
Ar(空气）
Ba(NO:)2
BeO· Al, Os
cO2（空气）
CoFezO
DyCl·6H20
ErCl·6H20
EuCl: · 6H,0
NasAIF
3.2值的计算方法
见附录A。
4平衡
拥损失按式(1)计算
式中：
损失，单位为焦耳(J)；
元素的基准物质
基准物质
H2O(液态)
He(空气)
HoCls·6H20
CaCO: · MgCO:
N2(空气）
Ne(空气)
Nio · Al. Os
02(空气）
Ca(PO4)2
I= Iint +Iext
基准物质
CaSO. · 2H2 0
Sc2 O3
Ta2 0;
Tm2 O3
UO;·H20
ZrSiO4
.......(1)
Iint——内部损失，单位为焦耳(J)；ext
外部损失，单位为焦耳(J）。
4.2体系输入与输出之间的平衡
体系输人与输出之间的平衡按式(2)计算Ein = Eout + Iin +△Esys
式中：
E———穿过体系边界的输人,单位为焦耳(J)；穿过体系边界的输出拥，单位为焦耳(J)；Eu
△Eays———在体系内部的积存量，单位为焦耳（J）。对于稳定流动体系，输入与输出之间的平衡按式(3)计算En = Eout + Iin
4.3体系支付与收益之间的平衡
体系支付与收益之间的平衡按式(4)计算E,=E+I
式中：
E——体系在能量转变过程中的支付，单位为焦耳(J)；E。——体系在能量转变过程中的收益,单位为焦耳(J)。5分析的评价指标
普遍效率
普遍效率按式(5)计算
式中：
普遍效率。
5.2目的效率
目的效率按式（6)计算
式中：
目的效率。
5.3局部损失率
局部损失率按式(7)计算
式中：
s—体系的局部拥损失率；
I—体系的局部（子体系）损失，单位为焦耳(J）。5.4局部损失系数
局部损失系数按式(8)计算
式中：
体系的局部损失系数。
GB/T14909—2005
（3）
·（4）
·（5）
·（6）
（7）
.（8）
GB/T14909—2005
体系的局部拥损失系数与体系的目的拥效率之间关系如式（9）Tobj=1-Z0
5.5单位产品（或单位原料)的支付单位产品（或单位原料)的支付拥按式（10)计算E
式中：
单位产品（或单位原料）的支付，单位为焦耳每千克（J·kg-1）；M——总产量（或总原料量），单位为千克（kg)。6分析的步骤
6.1确定体系
.（9)
.（10）
事先要明确体系的边界、子体系的分割方式，以及穿过边界的所有物质和能量（例如功或热）。必要时辅以示意图说明。
6.2明确环境基准
一般应采用本标准的环境参考态。若采用其他基准态应予以说明，6.3说明计算依据
说明所使用的热力学基础数据（如物质的热容、焰和嫡等)的来源。列出直接应用本标准的计算公式或由本标准定义外延得到的数学关系式，并说明应用的场合。6.4计算平衡
建立体系的平衡关系，用表和图辅助表示计算结果。基于平衡关系，做出支付与收益、损失平衡表或做出输入与输出、损失平衡表。计算出拥效率、局部损失率或局部拥损失系数，以及单位产品（或单位原料）的支付等评价指标。6.5评价与分析
根据计算结果，分析损失的部位、大小和原因，为改善过程的能量利用指出方向和措施。6.6分析方法的计算实例
参见附录B
附录A
（规范性附录）
值的计算方法
GB/T14909—2005
本附录是拥分析方法中涉及的基本计算问题的说明。文中所使用的物理量及符号如表A.1所示。表A.1物理量的名称、符号及单位量的符号
Amix Hm
多组分物质中组分的活度
量的名称
化合物A。BsC。中的相应元素的化学计量数质量定压热容
摩尔定压热容
体积定压热容
在体系内部的积存
标准摩尔生成吉布斯自由能
质量焰
摩尔焰
高热值(高发热量)
低热值（低发热量）
混合热
产量或原料量
通用气体常数为8.3145
质量碱
摩尔嫡
热力学温度
热力学能又名内能
比体积或比容
摩尔体积
混合物中i组分的质量分数
混合物中i组分的摩尔分数
J·kg-1·K-1
J·mol-1·K-1
J·m-3·K-1
J· kg-1
J· mol-
J·mol-
J· kg-1
J·mol-1
J· kg-1
J· kg
J · mol-!
J·mol-1·K-1
J·K-1
J·kg ·K
J· mol-1 · K-
m\·kg
m2·mol-
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