GB/T 14909-2021.Technical guidelines for exergy analysis in energy systems.
1范围
GB/T 14909规定了能量系统炯分析中炯的计算、炯衡算(烟平衡)、炯分析的评价指标,以及炯分析的步骤。
GB/T 14909适用于涉及能量利用或能量转换的单元设备、过程、工艺流程或系统的炯分析;也适用于综合考虑经济性能或者生态环境影响的能量系统期分析,以及供能方案规划、能源审计等能源管理工作。
2规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 2587用能设备能量平衡通则
GB/T 3102.4热学 的量和单位
GB/T 3484企业能量平衡通则
GB/T 17781技 术能量系统
基本概念
GB/T 35071能量系统优化导则
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
系统 system
根据研究目的而确定的具有明确边界的分析对象。
注:理论分析时亦称为体系,可以根据一定的研究目的和边界划分原则,将其内部分制成多个子系统(subsystem)。
3.2
环境参考态 environmental reference state
一个具有限定条件的理想化的外界,由处于完全平衡状态下的大气、地表和海洋等地球范畴中的选定基准物质体系(见4.1)所组成,同时具有298.15 K(25℃)的环境参考态温度和100 kPa的环境参考态压力(见7.2)，是炯分析计算的数值基准。

1CS27.010
CCS F01
中华人民共和国国家标准
GB/T14909—2021
代替GB/T14909—2005
能量系统拥分析技术导则
Technical guidelines for exergy analysis in energy systems2021-04-30发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2021-11-01实施
GB/T14909—2021
规范性引用文件
3术语和定义
拥的计算
5州衡算（灿平衡）
6拥分析的评价指标
灿分析的步骤
附录A（规范性）
附录B资料性）
拥值和烽值、平衡与拥损失的计觉方法能量系统灿分析实例
-rKaeerKa-
GB/T14909—2021
本文件按照GB/T1.12020%标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。
本文件代背GB/T14909—2005《能量系统分析技术导则》，与GB/T14909—2005相比，除编轴性改动外：主要技术变化如下：一修改了标准的适用范固（见第【章，2005年版的第1章）。增加了*舰范性引用文件（见第2章）。修收了系统”\环境参考态”“**拥损失”和\分析”定义（见3.1~3.5.3.9,2005年版的2.1~2.5）；增加了\标准和标推烯”\能量品位\效率\的定义（见3.6～3.8）一修改厂环境参考态的大气组成.并完善了元素的基准物体系（见4.1、表1和表2，2005年版的表1和表2）。
修改并完善了州的计算方法（见第4章，2005年版的第3章）。在灿份析的评价指标中，增加了新指标“能量品位”（见6.4）。一修收并完善了“分析的步骤”。增加了“能量衡算”“能的品位计算”等内容，细化了“评价与分析\的说明（见第7章.2005年版的第6章）。修改了附录A（规范性)州值和恰值、州平衡与灿损失的计算。增加了“物质的灿值和焙值”的计算方法，以及“压力低于100kPa条件下的灿值与恰值”的计算方法；补充了“基本过程的州平衡、损失、拥效率与过程品位\（见附录A，2005年版的附录A）。一修改了附录B(资料性）能量系统分析实例。以“四种建筑供热方式分析及品位分析\臀代“锅炉的分析”，以“甲醇合成与分离工艺分析”替代「“苯加氢制取环己烷工艺的炳分析”（见附录13,2005年版的附录[3）。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件山全国能源基础与管理标准化技术委员会（SAC/TC20)提出并归口，本文件起草单位：清华大学、中国科学院工程热物理研究所、华北电力大学、中国标准化研究院、北京化工大学、中国石油和化学T业联合会、中国电力企业联合会、中国城镇供热协会、华电电力科学研究院有限公司、北京市热力集团有限责任公司、同方人工坏境有限公司、天津水泥工业设计研究院有限公司、中国石油舰划总院、中国石化工程建设有限公司、北京甘钢国际工程技术有限公司。本文件主要起草人：郑丹星、史琳、张娜、段立强、刘猛、陈小辉、黄维佳、戴晓业、冯乐军、姜曦灼、周俊华、常云岭、牛小化、阮炯明、汉京晓、高沛洋、狄东仁、王广河、江海、干代军、本文件于1994年次发布.2005年第次修订，本次为第二次修订，riKaeerkAca-
-riKacerKAca-
1范围
能量系统分析技术导则
GB/T14909—2021
本文件规定了能量系统灿分析中灿的计算、灿衡算（灿平衡）、灿分析的评价指标，以及灿分析的步骤。
本文件适用于沙及能量利用或能量转换的单元设备、过程、工艺流程或系统的拥分析；也适用于综合考虑经济性能或者生态环境影响的能量系统拥分析.以及供能方案规划、能源审计等能源管理工作，2规范性引用文件
下列文件巾的内容通文巾的规范性孔用而构成本文件必不可少的条款，其巾，注目期的孔用文件，仪该日期对成的版本适用于本文件：不注日期的可用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本义件。
用能设备能量平衡通则
GB/T 2587
GB/T3102.4热学的量和单位
GB/T3484企业能量平衡道则
GB/T 17781
技术能量系统基本概念
GB/T 85071
3术语和定义
能量系统优化导则
下列术谱和定义适用于本文件：3.1
系统system
根据研究目的而确定的具有明确边界的分析对象注：理论分析时亦称为体系，可以根据一定的研究日的和边界划分原则，将H内部分制成多个子系统（subsystem)，3.2
环境参考态
environmental reference state个其有限定条件的理想化的外界.由处于完全平衡状态下的大气、地表和海洋等地球范畴中的选定基准物质体系（见1.1）所组成，同时具有298.15K（25“C）的环境参考态温度和【00kPa的坏境参考态压力（见7.2）.是州分析计算的数值基准3.3
exergy
体系从所处的任意状态（其有定的温度、压力与化学组成)达到与环境参考态朴平衡状态的可道过程中对外界做出的功。
内部损失internalexergyloss
由于体系内部过程不可逆性所造成的体系做功能力的减少，1
rKaeerkAca-
GB/T 14909—2021
外部损失externalexergyloss
出丁体系发生的摩擦生热、绝热不良、废气排热等导致的做功能力减少，以及环境污染物和废充物等外部废弃造成的做功能力减少3.6
标准和标准烩standard exergyand standard enthalpy处于环境参考态温度、环境参考态压力下单质或化合物的值和侦（见A.3）：3.7
energygrade
能量品位
单位能量中含有的做功能力，即处丁给定状态下体系的值与熔值之比（物质的能量品位）和用能过程中体系发生的估变化与估变化之比(过程的能量品位）。注：物质的能量品位和过程的能量品位义分别简称为物质品位和过程品位。3.8
exergyefficieney
基于过程或系统的灿衡算，表征过程或系统的热力学完善度的数值；为输出灿与输入州之比，或为收益炯与支付之比：
注：效率巡常以百分数表示（见6.1)3.9
分析exergy analysis
以状态函数为量化工其的热力学第二定律过程能量分析方法，该方法以能量不仪其有“数量”，而且具有“质量”的概念，借助效率、拥损失及其在系统中的分布、能的品位等指标，剖析和评估系统中能的值情况及其能量利用的热力学完善度，提出高质量用能的改进措施。4的计算
4.1拥的计算基准
灿值以坏境参考态作为计算基准。环境参考态基准物质体系的基准物质为表1中所列的纯物质。其中特别规定，大气物质所含元素的基准物质取人气中的对应成分，其组成如表2所示，即在「述坏境参考态温度和压力条件下的于空气；氢的基准物质设为液态纯水。元素的基准物质
基准物质
Ar(空气)
BeO·Al.Os
基准物质
cO（空气）
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基准物质
DyCl, -6H.0
ErCl,·6H.0
Na:AlF
组成（率尔分数）
拥的数值计算
基准物质
H.O波态）
He(空气)
IIgCle
HoCl nH20
CaCO,MgCO:
CaMoo,
表1（续）
基准物质
N(空气)
Ne(空气）
NiO·Al2O3
02(空气)
3CaO·P2O
Cas0.2H.0
环境参考态下的大气组成
0.209 477
6.600 314
GB/T14909—2021
基准物质
1.818×10-5
5.24X10-6
功和热量的、物质的拥、稳定流动体系与村闭体系（状态）的拥按附录A的方法计算。其市使用的
物理量及符号按照GB/T3102.4编制5
衡算（平衡）
总拥损失按公式（1)计算：
I=Iu+Iex
式中：
总灿损火.单位为千焦或千焦每时（kl或kl/h)；-rrKaeerkAca-
.. 1 )
GB/T14909—2021
Iinr,Iax
分别为内部损失与外部拥损失，单位为千焦或千焦每时（kl或kl/h）。各类基本过程（单元设备）的灿损失计算式见A.5。5.2输入与输出之间的衡算
输人与输出之间的灿衡算按公式(2)计算：E.-E+li+AFy
式中：
输人单位为千焦或千焦每时（kj或kj/h)；（2）
输出·包括收益(产品的值)和外部拥损失，单位为千焦或千焦每时(kJ或kJ/h)：在系统内部的积存量，单位为T焦或T焦每时（kJ或kl/h)。稳定流动系统（如无特殊声明，本文件的系统均属此类）按公式（3)计算：E.=E十I
（3）
绝热设各，以及管路、阀门、孔板、弯头与管件等单元部件内的绝热自发过程的衡算按公式（3）计算。
5.3供给侧与接受侧之间的衡算
灿供给侧过程的支付与灿接受侧过程的收益之间的灿衡算按公式（1)计算：AF.-AF.-1
式中：
aE，—一支付，拥供给侧过程的变化值，单位为千焦或千焦每时（k』或kJ/h)：AE
收益：炳接受侧过程的变化值，单位为千焦或千焦每时（kl或kJ/h），各类基本过程（单元设备)的灿衡算计算式见A.5。6分析的评价指标
6.1效率
6.1.1普遍效率
普通效率按公式（5)计算：
式中：
普遍效率
X100%=
.（4)
.（5)
-般情况下，对丁构成复杂的系统，或者为了考察系统的内部烘损失，效率采用公式（5)计算。6.1.2目的拥效率
月的灿效率按公式（6)计算：
式中：
目的灿率
（6）
-股情况下.能量转换日的明确的单元设备的效率采用公式(6)计算；但是，绝热设备，以及管路、阀门、孔板、弯头与管件单元部件的州效率采用公式（5)计算。公式（6)考察的是总灿损失。-rrKaeerKAca-
各类基本过程（单元设备)的效率见A,5：6.2损失在系统中的分布
6.2.1局部损失率
局部灿损失率接公式（7)计算：式中：
单儿设备或子系统；的局部州损失率：1.
GB/T14909—2021
了系统（对应单元设备）或系统（对应了系统）的灿损失合计.单位为千焦或千焦每时（kl或kJ/h)
局部损失系数
局部损失系数接公式（8)计算：0.
式中：
单元设备或了系统：的局部灿损失系数：（8)
了系统（对应单元设备）或系统（对应了系统）的消耗灿：可设为原料输人灿与公用工程消耗两者或仪为后者所含有的，单位为千焦或千焦每时(kl或kJ/h)，6.3单位产品的消耗
单位产品的消耗拥按公式(9)计算：E
式中：
系统的单位产品的消耗.单位为干焦每千克（kl/kg）)：系统产品的总产量，单位为千克或千克每时（kg或kg/h)。6.4能量品位
物质品位
物质品位按公式（10)计算：
a(T.p.)=II(T,..)
式中：
处丁温度为工、压力为和组成为t下体系的物质品位：（9)
处于温度为T、压力为力和组成为下体系的状态值.单位为千焦每摩尔(kJ/mol):
处丁温度为T压力为力和组成为下体系的状态焰侦，单位为千焦每摩尔(kJ/mol)
此熔值的计算采用了与灿值相同的环境参考态，见A,3。5
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GB/T14909—2021
注：数学上，变量的下划横线.表示此受量为“维数组\。这里表示有V个组分，分别有摩尔分数：22\r6.4.2过程品位
过程品位按公式(11)计算：
武中：
过程品位；
A-F-1-
分别为休系从状态1(初始状态)变化到状态2(终了状态)时的过程灿值变化与过程熔佰变化，单位为干焦每摩尔（k/mol)：E，E，一一分别为处于状态1和状态2下体系的状态炳值，单位为千焦每库尔（kJ/mol)；分别为处于状态1和状态2下体系的状态熔值，单位为干焦每摩尔(kJ/mol)。H.H2
各类基本过程(单心设备)的品位分析见A.5。7分析的步骤
7.1确定对象系统
接照（13/T17781界定评价对象系统的边界、了系统的分割方式，以及穿过边界的所有物质和能量（例如功或热量）并以示意图说明。选择适宜形式衣格，列衣说明系统的参数，例如各个工艺物流节点的温度、压力、流量与物质组成等。7.2明确环境参考态的选择
一般情况下宜采用本文件的环境参考态（见4.1）；涉及化学反应和物质品位等物质组成的拥分析，应采用本文件的环境参考态；如需的情选择其他的环境参考态温度与（或）环境参考态压力，应予以特别说明(参见附录B的B.1);相T比较的烘分析,应采用相同的环境参考态7.3说明计算依据
说明特殊的设定、简化和省咯条件。说明所使用的热力学基础数据（如物质的热容、焙和摘等)的米源。列出点接应用本文件的计算公式或出本文件定义外延得到的数学关系式，并说明使用条件。必要时，亢说明采用的数值计算软件，7.4进行恰值与值的计算
根据选定的环境参考态条件、计算依据和方法，计算出炳分析和能量品位分析所需要的系统各个物流的焙值、灿值和物质品位；或计算出各个用能单元设备内部过程的恰值变化、灿值变化和过程品位。然后.列表整理计算结果。表格形式和内容宜与7.1的系统条件参数对应，7.5进行能量衡算
宜首先核实系统的质量衡算；建立系统的能量衡算关系，近行能量衡算。用能单儿设备的能量衡算符合GB/T2587的规定，企业的能量衡算成符合GB/T3484的规定：列表整理计觉结果：表格形式和内容宜与7.4的表格对应。同时，宜体现输入与输出（包括损失)之问的能量平衡关系。亦川计算系统和用能单元设备的能效，绘制能流图，以备分析比较6
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7.6进行衡算
GB/T14909—2021
建立与系统的能量衡算关系所对应的州衡算关系。计算出灿效率、局部灿损失率或局部灿损失系数，以及单位产品的消耗等评价指标。列表整理计算结果，表格形式和内容宜与7.5的表格对应。同时，宜体现输人与输出以及损失之问的平衡关系.或支付、收益以及损失之问的平衡关系。亦可绘制拥流图.以备分析比较7.7开展评价与分析
根据上述计算结果，分析系统在能量利用过程中的传递和利用情况，以减少过程的损失，探明系统改迹方间与节能潜力.按照GB/T35071研究系统进一步合理用能的可能性。主要的拥分析和能量品位分析工作包括：
a）以过程或系统的拥效率和单位产品的消耗拥等数据，评价过程或系统能量转化与利用特性。bh）考察系统的灿损失分布，揭示系统中灿损失的主要部位、灿损失的人小与产生原因，根据能量的授受关系，将过程分为烘的供给侧与接受侧，通过比较供给侧与接受侧能的品位）
匹配情形，评价能量在两个过程问传递的合理性，并结合技术和经济行性，针对性地来用适宜节能技术适度把握过程之间推动力（温度差、压力·或浓度差等热力学势差），根据物质品位数值的人小，认识其品位的高低水平，比较物质在能量转化与利用过程前后或d）
相关状态能的品位变化，选择系统合理用能、高品质用能的技术途径与决策。炯分析步骤与方法的计算实例（四种建筑供热方式拥分析及品位分析、甲醇合成与分离工艺的分析）参见附录B.
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GB/T14909—2021
A.1功和热量的
A.1.1功的
附录A
（规范性）
值和恰值、拥平衡与损失的计算方法功全部为H值按照公式(A.1)计算：AE.-W
式巾．
值变化（以下简称灿变），单位为千焦或千焦每时（k)或kj/h）：.（A.1)
一功（包括体积功机械功电功，重力功表而功等），单停为千焦或千焦每时（kI或k/h），热量的
热量或冷量所含的按照公式（A.2)计算：AE.
式中：
热量或冷量所含的，单位为千焦或干焦每时(kl或kl/h)：环境参考态温度，单位为开(K)；休系的温度，T可以高于T：，也可以低于T单位为（K)：一过程中传输的热或冷，单位为T焦或T焦每时(kl或kl/h）若热源温度恒定，其热量所含的见公式（A.3）：AE,=Q 1
若体系温度是变化的，其热量或冷量所含的按照公式（A.4)计算：AE
式中：
物质质量，单位为T克或下克每时(kg或kg/h)：C
定压比热容.是随温度而变化的丽数，单位为千焦每千克开[kI/（kg·K)）A.2稳定流动体系与封闭体系的
稳定流动体系
在不计动能与位能时，处于给定状态下稳定流动体系的灿接照公式（A.5)计算：E=(I-T:S)-(H.-T,S,)bzxZ.net
式中：
.（A.3)
.（A.5)
分别为给定状态和环境参考态下体系的，单位为千焦或千焦每时（kI或kI/h)：分别为给定状态和环境参考态下体系的嫡，单位为「焦每开或「焦每开时[kI/K或kj/(K·h)l。
从状态1变化到状态2稳定流动体系的州变接照公式（A.6)计算：8
rKaeerkAca
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