1、清潔消費.第三章清潔消費的實際根底.主要內容系統論 清潔消費的重要方法論質量守恒定理 物質流/能量流的分析調控生態學實際 產業系統與自然系統的協調.一、系統論與系統工程1、什么是系統？ 由各要素組成的有機整體，而不是各部分的機械組合或簡單相加；每個要素在系統中都處于一定位置，起著特定作用。要素之間相互關聯，構成不可分割的有機整體。作為消費產品的企業的一種組織體，它具有銷售、設計、加工、交貨等綜合功能，并有對其提供效力的研討開發功能。 貝塔朗菲1系統的定義 是由相互作用和相互依賴的假設干組成部分結合的具有特定功能的有機整體。 錢學森.一、系統論與系統工程2系統的根本特征 系統是由假設干元素組成

2、系統中的元素相互作用、相互依賴 系統作為一個整體具有特定的功能.3系統的構造 S=E， R S:system; E:elements; R:relations 系統由要素的集合以及要素之間關系的集合所構成,缺一不可。一、系統論與系統工程要素集合E是系統的軀體關系集合R是系統的靈魂系統構造決議了系統的功能。E、R可以劃分成假設干層次。企業，E 人員子集E1、設備子集E2、原資料子集E3、產品子集E4等。人員子集E1由工人子集E11、技術人員子集E12 、管理人員子集E13等。E=E1 U E2 U E3U- E1 =E11 U E12 U E13U- R=R1 U R2 U R3 U R4 R1

3、要素與要素之間、部分與部分之間的關系R2部分與全局之間的關系R3系統整體與環境之間的關系R4其他各種關系.系統的分類一： a.根據系統規模：小系統、大系統、巨系統 b.根據系統復雜程度：簡單系統、復雜系統一、系統論與系統工程系統簡單系統復雜系統小系統 ：中小型企業大系統巨系統大系統巨系統普通復雜巨系統特殊復雜巨系統社會系統4系統的分類 .系統的分類二：系統與環境之間能否存在物質和能量的傳送： 孤立系統：無物質和能量交換 封鎖系統：只需能量交換，沒有物質交換地球相對的 開放系統：既有物質交換，也有能量交換自然界系統、 人類社會系統一、系統論與系統工程.正反響：輸出加強原輸入作用的反響放大、發散負

4、反響：輸出減弱原輸入作用的反響減少、收斂開環系統的普通表示開放系統的分類按反響屬性：開環系統、閉環系統。一、系統論與系統工程 閉環系統的普通表示有反響的，不論是正反響還是負反響，都是閉環系統，沒有反響的是開環系統。反響作用：系統輸出影響系統輸入的景象。5開放系統 .一、系統論與系統工程6清潔消費與系統論開放的閉環系統.一、系統論與系統工程2、系統的屬性 集合性：要素集及要素關系集所組成 整體性：系統是有機整體 清潔消費必需從消費系統整體出發來發現和處理問題 要從提高整體功能的角度去提高和協調各要素的功能 層次性：一個系統往往是另一個大系統的要素 系統可以分為假設干子系統 清潔消費具有明顯的層次

5、性 協同性：各子系統之間以及系統與環境之間在開展過程中堅持協調和匹配。 涌現性：系統的各個部分組成一個整體之后，就會出現整體具有而各個部分原來沒有的某些特征事物。.一、系統論與系統工程60年代，A.D.霍爾：、著名的霍爾三維構造，即系統工程形狀圖，為系統工程提供了一種廣泛采用的方法論。系統工程方法的七個步驟： 明確問題：調查、搜集和整理資料 系統目的設計：設計評價系統，評 價和比較各種方案 系統方案綜合：確定可行的一組方案 系統分析：分析和評價方案的重要性 和優先次序 系統選擇：找出最正確方案或方案組合 決策：選定行動方案 實施方案：將方案付諸實施3、系統工程.一、系統論與系統工程 70年代后

6、期，中國科學家錢學森等廓清了國外把一些學科稱號混用的景象，又提出系統工程可以分為工程系統工程、企業系統工程、經濟系統工程和軍事系統工程等十幾個專業。系統論開創人錢學森1978年提出： 系統工程是組織管理系統的規劃、研討、制造、實驗和運用的科學方法，是對一切系統都具有普遍意義的科學方法。.一、系統論與系統工程用數學模型和邏輯模型來描畫系統，經過模擬反映系統的運轉、求得系統的最優組合方案和最優的運轉方案. 系統工程技術被運用于復雜工程：從太空飛船到芯片設計，從機器人技術到大型軟件產品，系統工程用到的工具包括建模與仿真，需求分析，時序安排以及復雜性管 理。50年代以來，系統工程在大型工程工程和軍事配

7、備系統的開發中充分顯示了它在處理復雜問題時的成效。典型例子：美國的登月火箭阿波羅方案、北歐跨國電網協調方案。.一、系統論與系統工程 系統工程是按照系統科學的思想，運用控制論、信息論、運籌學等實際，以信息技術為工具，用現代工程的方法去處理和管理系統的技術。 一個系統，兩個最優目的最優、途徑最優 以“軟為主，“軟“硬結合 跨學科多，綜合性強 實際性與咨詢性.清潔消費的有效實施必需遵照系統原理和系統工程方法，強調系統的整體性，優先思索系統的整體功能以及技術方法的最優化。清潔消費的實施主體是作為消費單元的企業，但其有效實施必需建立在企業、政府與公眾良好的協調關系上。一、系統論與系統工程.二、質量守恒原

8、理清潔消費和循環經濟是我國實施可繼續開展“瓶頸的獨一選擇。.二、質量守恒原理清潔消費的中心節能是企業消費過程中衡量經濟效益和本錢的一項重要目的減排是衡量企業減少污染物排放的一項重要目的，也是企業社會奉獻率的一項重要目的減排.二、質量守恒原理廢棄物排放廢棄物只是放錯了位置的資源，實現廢物的利用，那么廢物不廢！物質守恒原理：優化物質流動過程，使物料利用率盡能夠高，廢棄資源盡能夠少。環境污染回收產品.二、質量守恒原理1、 物質守恒1物質守恒原理 體系：單元操作、過程的一部分或整體。例：一個反響器、一個精餾塔、一個工廠的一部分、一個工業園區等。物料衡算中的體系和環境表示圖.二、質量守恒原理不涉及反響：

9、涉及反響：-R體系中物料的反響量，對反響物，取負號；對產物，取正號假設系統無物料積累，處于穩定形狀.二、質量守恒原理識別問題的類型繪制過程流程圖 標注一切知未知變量，分析物料運動的方向、條件及數量。2物料衡算根本程序 .二、質量守恒原理選擇計算基準建立輸入輸出物料的表格 建立物料關系的平衡式建立物料平衡圖2物料衡算根本程序 例1：對鄰二甲苯延續氧化制苯酐過程進展物料衡算。知數據：鄰二甲苯的轉化率為70%, 氧氣的用量為實際量的150%, 設鄰二甲苯量為250 kg/h。摩爾質量：鄰二甲苯 106 g/mol 苯酐 148g/mol.二、質量守恒原理例1：對鄰二甲苯延續氧化制苯酐過程進展物料衡算

10、。知數據：鄰二甲苯的轉化率為70%, 氧氣的用量為實際量的150%, 設鄰二甲苯量為250 kg/h。解：1該過程是涉及到反響的物料衡算，該過程穩態、延續,那么系統無物料積累。 2繪制過程流程圖摩爾質量：鄰二甲苯 106 g/mol 苯酐 148g/mol.二、質量守恒原理鄰二甲苯氧氣苯酐水輸入/kmol250/106250/10670%3150%反應量/kmol-250/10670% -250/10670% 3 250/10670% 250/10670% 3 輸出/kmol3寫出化學反響方程式、列出輸入輸出表 C8H10+ 3 O2 C8H4O3 + 3 H2O4建立物料關系的平衡式鄰二甲苯

11、氧氣苯酐水輸入/kmol250/106250/10670%3150%反應量/kmol-250/10670% -250/10670% 3 250/10670% 250/10670% 3 輸出/kmol250/10630% 250/10670%350%250/10670% 250/10670% 3 .二、質量守恒原理鄰二甲苯氧化制酐物料平衡圖5建立物料平衡圖.二、質量守恒原理舉例二：釀造車間的物料平衡圖.二、質量守恒原理3物質循環利用原理1、 系統的物質守恒.二、質量守恒原理A . 質量質量：物料能對過程所做奉獻的性質，如純度、濃度、催化性能等。假設初始進入的物料具有最高的質量，隨著物料在過程中的

12、轉化、混拌和運用，質量逐漸降低，直至降低到過程可以運用的質量低限。物料根據其質量質量可以劃分等級，以便對物料綜合利用進展深化調查。.二、質量守恒原理B. 清潔消費是經過廢物最小化、循環以及再利用等實現物料的最大利用率 。1物料分級串聯運用原那么：物料完全能夠按照質量要求，分層次串聯運用，提高原料的運用效率，節省物料投入。2最低質量運用原那么：在滿足工藝要求的情況下，應盡能夠運用低品質物料，降低對高質量物料的耗費。3廢物循環利用原那么：廢物的循環和綜合利用.2、系統的能量守恒二、質量守恒原理1 能量轉換的根本原理熱力學第一定律：E=Q+W自然界一切物體都具有能量，能量有各種不同方式，它能從一種方

13、式轉化為另一種方式，從一個物體傳送給另一個物體，在轉化和傳送過程中能量的總和不變。A 能量守恒與轉換定律能量能否利用，利用的量是多少，損失的能量有多少？.2、系統的能量守恒二、質量守恒原理1 能量轉換的根本原理B 能量貶值原理Ex：有用能，即在給定的環境條件下，它可以延續地完全轉換為任何一種其他方式的能量。能級：單位能量中所含的多少， 表示能量檔次的高低，即能的質量系數。表征了能量質量(質量、檔次)的優劣。能級=1：機械能、 電能、 水能、風能、光能、聲能等.能級1：熱能 .2、系統的能量守恒二、質量守恒原理2 節能的熱力學分析方法.2、系統的能量守恒二、質量守恒原理2 節能的熱力學分析方法能

14、量衡算法能量方程思索了各種方式的能量的情況下，建立起體系的能量收支表，查明能量損失的數量以及能量利用效率。熵增法耗損功方程式可用能分析法可用能方程式對過程或裝能量的轉化、利用和損失情況進展分析，找出能量損失和損耗的根本緣由，指出能量利用上的薄弱環節以及進一步提高能量有效利用率。.二、質量守恒原理3 節能的原那么與措施2、系統的能量守恒.原那么三：充分用能。1防止能的降質，如高壓蒸汽不宜節流降壓運用，高溫氣體不應摻混降溫運用。采用預熱燃料、加壓熄滅、絕熱熄滅等先進熄滅方式充分利用燃料能源本身的質量。2)全面利用，如對已降質能量，可采用再熱循環熱泵，提高其檔次利用。其他：減少不可逆損失，如經過設備

15、和工藝道路的改良來減少不可逆損失。 提高能量利用率，如設備與管道的保溫，降低排煙溫度，減少摩擦損失。 開展節能工藝。.三、生態學實際1、自然生態系統自然生態系統：生物群落與無機環境構成的一致整體。最大的生態系統是生物圈。最復雜的生態系統是熱帶雨林系統。生態系統的組成：消費者：主要指綠色植物。消費者：主要指動物。食草性動物、肉食動物分解者：微生物非生物環境：無生命的無機物、有機物和自然要素土壤、空氣、水、礦質.三、生態學實際自然生態系統的功能：1. 能量流動能量輸入、傳送、轉化和喪失的過程。太陽能的固定.三、生態學實際.三、生態學實際2. 物質循環生態系統的能量流動推進著各種物質：碳、氮、硫、磷

16、，以及以DDT為代表的，能長時間穩定存在的有毒物質等在生物群落與無機環境間循環。碳循環.三、生態學實際作者疑心，DDT進入食物鏈，是導致一些食肉和食魚的鳥接近滅絕的主要緣由。DDT：殺蟲劑、農藥，雙對氯苯基三氯乙烷。脂溶性、難降解。例：DDT美國的國鳥白頭海雕就曾遭到DDT生物富集的影響。1952年1957年間，白頭海雕的出生率在下降，研討闡明，高濃度的DDT會導致白頭海雕的卵殼變軟以致無法接受本身的分量而碎裂。直到1972年11月31日美國環境維護署正式全面制止運用DDT，白頭海雕的數量才開場恢復。.3. 信息傳送三、生態學實際推進著物質流動、能量傳送的作用。方式多樣，營養信息、化學信息、物

17、理信息、遺傳信息和行為信息。例：萵苣、茄子、煙草等的種子必需接受某種波長的光信息才干萌生。蚜蟲等昆蟲的翅膀只需在特定的光照條件下才干產生。草原返青時，“綠色為食草動物提供了可以采食的信息。.三、生態學實際2、產業生態系統組成：消費者、消費者和分解者。消費者： 初級層次的消費者：利用根本環境要素消費出初級產品，如采礦廠、冶煉廠、火電廠等； 高級層次的消費者進展初級產品的深度加工和高級產品的消費。如化工、肥料制造、服裝和食品加工、機械、電子產業。消費者：利用消費者提供的產品，同本身運轉開展，同時產生消費力和效力功能，如行政、商業、效力業等。分解者：把工業企業產生的副產品和“廢物進展處置、轉化、再利

18、用，如廢物回收公司、資源再生公司等.三、生態學實際.三、生態學實際 實現物質轉化、能量流動的工業活動，在某種程度上是與生物活動類似的。兩者都是按取自環境生物體企業前往環境的方式運作，其本質都是一種代謝的過程。產業生態系統的設計在某種程度上是在模擬自然生態系統。在產業生態系統里，能源和資料的消費被最優化了，一個過程的排放物可以作為另一個過程的原資料。 2、產業生態系統產業生態系統與自然生態系統的部分對比.三、生態學實際 一個良好的產業生態系統應該是如下的情況： 生態系統獨一的能量來源是太陽能； 濃縮的有毒物質只在當地生成和運用； 效率、消費率與彈性之間必需處于動態平衡，否那么能夠導致系統解體； 經過物種的高度多樣性和相互之間復雜的關系，生態系統在蒙受變化時能堅持一定的彈性，許多關系是經過自我組織過程來維持的，而不是自上而下的控制； 在生態系統內，每一物種都獨立活動，然而它們的活動方式與其他物種的方式結合結成網絡，協作和競爭并存并堅持平衡。 .三、生態學實際生態工業園生態產業系統的重要實際.三、生態學實際.資料：生態工業園區生態工業園是建立在一塊固定地域上的由制造企業和效力企業構成的企業社區。在該社區內，各成員單位經過共同管理環境事宜和經濟事宜來獲取更大的環境效益、經濟效益和社會效益。 整個企業社區所能獲得的效益比單個企業經過個體行為最優化所能獲