能源是国民经济发展和人民生活水平提高的重要物质基础。随着人口的增多和经济的发展，能源价格不断攀升，能源供应日益紧张，人类社会的发展面临能源危机的严峻考验。因此，节约能源、提高能源利用率、开发可再生新能源，对保护地球环境、建设持续稳定发展的社会具有重要意义。石油和化学工业作为国民经济的重要支柱产业，也是我国重要的基础原材料工业和能源消耗行业，每年的能源消耗占全国工业能源消费量的比重约17%，加上我国;富煤少油贫气的能源结构特点，能源利用率较低，因此节能工作更显得十分重要。要合理利用能源、提高能源利用率，必须掌握能源应用过程的计算方法、能源利用效率的评价方法和实际化工产品生产各单元过程的节能技术。在提高有限的一次能源利用效率的同时，还要掌握可再生新能源的开发利用技术。本书主要分为以下五个模块：模块一绪论介绍能源的定义及重要性，重点介绍目前世界能源的利用现状及面临的环境污染和能源紧张问题，分析节能的途径和意义。模块二节能的热力学基础介绍热力学第一定律和热力学第二定律在实际生产中与能源应用相关的计算。模块三热力学分析方法介绍能源应用过程利用效率评价方法，分析能源在应用中的损耗量以及损耗的具体过程，为节能减排指明方向。模块四化工单元过程节能技术通过热力学分析，指导化工单元过程采取相应的节能技术，包括工艺改进、新技术和新设备介绍、余热回收利用技术等。模块五新能源开发利用技术介绍当前可再生新能源的开发利用技术。对新能源进行开发和利用是一种更好的节能措施。通过本书的学习旨在达到：对能量的应用会计算；对能量的利用效率会评价；针对实际生产过程能进行热力学分析；会分析各个单元过程的能量消耗及损耗情况，并提出相应的节能措施。同时培养节能意识、成本意识、环保意识和家国情怀，在工作和生活中养成节能的好习惯。本书由周国娥、邓桂花、赵品文担任主编，李志敏、陶建军、彭秋兵担任副主编。具体编写分工为：模块一、模块二、模块三以及模块四的单元一、单元三由周国娥、游小娟、魏义兰、张果龙、王浩新编写；模块四的单元二、单元五、单元六由邓桂花编写；模块四的单元四由李志敏编写；模块五由赵品文编写；陶建军（湖南长沙兴嘉生物工程股份有限公司教授级高级工程师）、彭秋兵（湖南株洲安特新材料科技有限公司高级工程师）提供了企业实际节能案例。全书由周国娥统稿，颜鑫主审。本书的编写得到了编者所在院校领导、同事以及化学工业出版社的大力支持和帮助，在此表示衷心的感谢！由于编者学识所限，书中不足之处在所难免，敬请广大读者批评指正，不胜感激！

编者2025年9月

本书全面贯彻党的教育方针，落实立德树人根本任务，有机融入党的二十大精神，根据高等职业教育专业人才培养目标及要求，着力培养现场工程师，内容侧重化工节能技术在实际生产中的应用。全书分为五个模块：绪论，介绍目前世界能源的利用现状和面临的问题；节能的热力学基础，介绍实际生产中能源应用的相关计算；热力学分析方法，介绍能源应用中利用效率的评价方法；化工单元过程节能技术，介绍提高实际生产中能源利用效率的技术；新能源开发利用技术，介绍可再生新能源的开发利用技术。本书可作为高等职业教育本科、专科化工类各专业的通用教材，也可作为成人教育化工及相关专业的教材，还可供化工领域的研究人员和管理人员阅读参考。

周国娥，湖南化工职业技术学院副教授。1994年6月毕业于湘潭大学化学工程专业；2000年5月被聘为中盐株化集团翔宇公司技术开发部部长，负责产品的研发和装置的节能技术改造工作；2009年8月调入湖南化工职业技术学院，从事教育工作。长期从事一线教学工作，经验丰富，主讲《化工节能减排技术》、《有机化工生产技术》、《无机化工生产技术》，指导学生认识实习、生产实习、毕业设计、顶岗实习等课程。

模块一　绪论　001学习目标001单元一　能源概述002一、能源的定义002二、能源的分类002三、能量的相关概念004单元二　能源资源供需及消费状况009一、全球能源供需格局009二、全球能源消耗情况010三、我国的能源资源供应与面临的问题011四、中国石油和化工行业能源消费状况013单元三　节能的途径和意义015一、节能途径015二、节能的意义017拓展知识018思考题019训练任务019

模块二　节能的热力学基础　020学习目标020单元一　热力学第一定律及其应用021一、能量的形式021二、热力学第一定律及其表达式021三、稳流体系能量平衡方程的应用024单元二　物质焓变和熵变的计算031一、采用公式计算浣H、浣S 031二、采用查热力学表法求解浣H、浣S 034三、采用查热力学图法求解浣H、浣S 036单元三　热力学第二定律及其应用040一、卡诺定理及其应用041二、熵增原理及其应用043拓展知识046思考题047训练任务047

模块三　热力学分析方法　048学习目标048单元一　化工生产装置的测试049一、概述049二、化工生产装置测试工作具体步骤049三、乙醇精馏收率测试案例050单元二　理想功与损失功的计算052一、能量的品质052二、理想功（Wid） 052三、损失功（WL） 053四、热力学效率（eta;T ） 054单元三　有效能分析法055一、与平衡方程055二、常见类型的计算058三、常见化工过程的分析应用060拓展知识066思考题067训练任务067

模块四　化工单元过程节能技术　069学习目标069单元一　流体输送过程的节能070一、流体输送过程的热力学分析070二、流体输送管路中的节能措施071三、流体输送设备泵的节能技术074四、流体输送设备风机的节能技术083单元二　传热过程的节能087一、传热过程的热力学分析087二、传热过程节能技术089三、传热过程节能案例098单元三　蒸发过程的节能099一、蒸发过程的热力学分析099二、蒸发过程节能技术100三、蒸发过程节能案例111单元四　精馏过程的节能113一、精馏过程的热力学分析113二、精馏过程节能技术114三、精馏过程节能案例 121单元五　制冷过程的节能122一、制冷过程的热力学分析122二、制冷过程节能技术124三、制冷过程节能案例126单元六　过程系统节能夹点技术127一、 过程系统节能的意义127二、夹点技术130三、夹点技术应用案例138拓展知识141思考题142训练任务143

模块五　新能源开发利用技术　144学习目标144单元一　新能源及应用145一、新能源的定义145二、新能源在能源供应中的作用145三、新能源的发展现状146四、新能源的未来148单元二　太阳能及其利用149一、太阳能概述149二、太阳能的特点149三、太阳能的利用方式150四、太阳能的挑战与展望154单元三　风能及其利用155一、风能概述155二、风能的特点155三、风能的利用156四、风能的未来展望158单元四　地热能及其利用159一、地热能概述159二、地热能的特点159三、地热能的利用160四、地热能的未来展望162单元五　核能及其利用163一、核能概述163二、核能的特点165三、核能的利用165四、核能的未来展望168拓展知识168思考题169训练任务169

附录　170附录一　一些物质的热力学性质170附录二　理想气体摩尔定压热容常数172附录三　水和水蒸气热力学性质173附录四　空气温熵图179附录五　化学元素的标准和标准焓180附录六　部分单质和无机化合物标准和标准焓180附录七　部分有机化合物的标准和标准焓182

参考文献　183