一、熵增:能量在“贬值”
第二定律的另一种表述是孤立系统的熵只增不减。每次传热、每次节流、每次混合,熵都在增加,意味着能量的“可用性”在下降。1000 kJ 的 300℃ 热量和 1000 kJ 的 30℃ 热量,熵不同、能干活的能力也不同。
二、什么是㶲(Exergy)
㶲,符号 E,指在某个环境基准下,能量中理论上最多能转化为有用功的部分。能量 = 㶲 + 妩(Anergy,无法利用的部分)。对温度为 T 的热量 Q,相对于环境温度 T0:
E = Q · (1 − T0 / T)
可以看到,温度越接近环境,㶲越趋近于 0。一条 35℃ 的冷却废水,热量很大,但㶲几乎为零——回收它供暖还行,想用它发电就是赔本。
三、用㶲做回收决策
工程上常用“㶲效率”或“回收性价比”来判断:
- 高㶲余热(高温烟气):优先回收,单位热量价值高;
- 低㶲余热(低温排水):只有当用热端温度也很低、且设备便宜时才划算;
- 已被稀释的大流量低温热:先考虑浓缩或升压,再谈回收。
四、一个实用判断框架
做余热项目时,建议先画一张“温度-㶲”表:把各股废流按温度排序,再匹配用热需求。只有废热温度明显高于用热需求的配对,才有正收益。很多失败项目,根子上是用高成本设备去收了一堆“妩”,账面热量不小、实际㶲为负。
记住:回收的是㶲,不是总热量。看总量会乐观,看㶲才清醒。