㶲

物理学概念

当系统由一任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换为任何其他能量形式的那部分能量，称为㶲，又叫有效能。㶲，英文名称为exergy ，定义为热力系工质的可用能。用于确定某指定状态下所给定能量中有可能做出有用功的部分。所属学科：电力（一级学科）；通论（二级学科）。

概念介绍

各种形态的能量，转换为“高级能量”的能力并不相同。如果以这种转换能力为尺度，就能评价出各种形态能量的优劣。

但是转换能力的大小与环境条件有关，还与转换过程的不可逆程度有关。实际上采用在给定的环境条件下，理论上最大可能的转换能力作为量度能量品味高低的尺度，这种尺度称之为㶲（Exergy）。它的定义如下：

当系统由一任意状态可逆地变化到与给定环境相平衡的状态时，理论上可以无限转换为任何其他能量形式的那部分能量，称之为㶲。

因为只有可逆过程才有可能进行最完全的转换，所以可以认为（㶲）是在给定的环境条件下，在可逆过程中，理论上所能作出的最大有用功或消耗的最小有用功。

与此相对应，一切不能转换为㶲的能量，称之为（火无）（Anergy）。任何能量E 均由㶲（Ex）和（火无）（An）两部分所组成，即

能量

㶲作为一种评价能量价值的参数，从“量”和“质”两个方面规定了能量的“价值”，解决了热力学中长期以来没有一个参数可以单独评价能量价值的问题，改变了人们对能的性质、能的损失和能的转换效率等问题的传统看法，提供了热工分析的科学基础。

转换规律

从㶲和（火无）的观点来看，能量的转换规律可归纳为以下几点：

（1）㶲与（火无）的总量保持守恒，即我们常说的能量守恒原理。

（2）（火无）再也不能转换为㶲，否则将违反热力学第二定律。

（3）可逆过程不出现能的贬值变质，所以㶲的总量守恒。

（4）在一切实际不可逆过程中，不可避免地发生能的贬值，㶲将部分地“退化”为（火无），成为㶲损失。因为这种退化是无法补偿的，所以㶲损失才是能量转换中的真正损失。

（5）孤立系统的㶲值不会增加，只会减少，至多维持不变，此即孤立系统㶲减原理。所以㶲与熵一样，可用作自然过程方向性的判据。

㶲平衡

定义

能量守恒是一个普遍的定律，能量的收支应保持平衡。

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，在实际的转换过程中，一部分可用能将转变成不可用能，㶲将减少，称之为㶲损失。这并不违反能量守恒定律，㶲平衡是㶲与㶲损失（不可用能）之和保持平衡。

设穿过体系边界的输入㶲为Exin，输出㶲为 Exout，系统各项内部㶲损失为 Ii，外界作功为W，则它们的平衡关系为：

㶲平衡不仅考虑了能量的数量，而且还顾及了能量的质量。在考虑㶲平衡时，关键是需要计入各项㶲损失才能保持平衡。其中，内部不可逆㶲损失项在热平衡中并无反映。因此，两种分析方法有着质的区别。但是，两者相互之间又存在着内在的联系，㶲平衡是建立在热平衡的基础之上的。

㶲效率

定义

通常的热量平衡和能量转换效率并不能反映出㶲的利用程度，因而我们引入了㶲效率的概念。

㶲效率与能量转换效率有着类似的定义，所不同的是，㶲效率是收益㶲与支付㶲的比值。㶲效率 = Ex(收益)/ Ex(支付)。

有了㶲效率的概念，我们就可以针对某个热力系统建立㶲平衡关系式，并对其进行㶲分析，从而达到以下目的：

（1）定量计算能量㶲的各项收支、利用及损失情况。收支保持平衡是基础，能流的去向中包括收益项和各种损失项，根据各项的分配比例可以分清其主次。

（2）通过计算效率，确定能量转换的效果和有效利用程度。

（3）分析能量利用的合理性，分析各种损失大小和影响因素，提出改进的可能性及改进途径，并预测改进后的节能效果。

能级系数

㶲是能量中具有做功能力的一部分，因而能量的价值，除了其数量的多少，还有质量的多少，也就是其中包括㶲的多少。通常定义单位能量中所含㶲的比例为能级系数 ε：

发展方向

以热力学第一定律和第二定律为依据的㶲分析理论无论是其科学性，还是它对实践的指导作用，无疑要比任何其他能量分析法更优越在我国经济飞速民展，工业生产规模和产值成倍增长，能源供需矛盾日异尖锐的今天，假若我们仍然只用热效率这个指标来评价用能水平，那么，纵然浪费能量的现象可以得到有效扼制，但是能质浪费严重的状况将会依然存在。如何合理利用㶲和提高㶲效率便成为能源建设和能源设备改选的重要课题。㶲的合理利用和提高㶲效率，原则上是使能源能量的质量与用户需要的能量的质量相匹配，尽量做到高质能高用，低质能低用，让不同质的能物尽其用。因此，降耗节能目标的实现, 还需使用能的理论研究与工程应用研究紧密结合，今后的研究主攻方向应该是理论研究与应用研究并举，而以应用研究为主。理论研究的目的是赶上或超过世界潮流，应用研究的主要目的则是使㶲分析走出研究室，使之在工程实践中充分发挥它的重要作用。

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