熱效率

   在熱力學中，熱效率（熱效率）是一個無量綱的物理量，指的就是熱機的效率，也就是熱機運作過程中，熱機可以產生機械能作功之能量與熱源可提供的總能量的比。

其中為燃料(liao)總(zong)能(neng)量為產生機(ji)械能(neng)作(zuo)功

根據(ju)熱(re)力學第一(yi)定(ding)律，熱(re)機(ji)的熱(re)效率恒小于(yu)等于(yu)100%。

熱(re)泵(beng)及(ji)制冷(leng)設備也有類似的(de)無(wu)量綱物理量，稱為性能(neng)系(xi)數（英語：coefficient of performance）（COP），是輸入功和(he)提供熱(re)能(neng)（或(huo)抽(chou)出(chu)熱(re)能(neng)）的(de)比例，不過能(neng)效(xiao)可能(neng)大于100%，和(he)一(yi)般對(dui)效(xiao)率的(de)認知(zhi)不同。

一般而言，能(neng)(neng)量轉(zhuan)換效率是(shi)指一個(ge)能(neng)(neng)源(yuan)轉(zhuan)換設備所輸出可(ke)利用的(de)(de)能(neng)(neng)量，相(xiang)對其輸入(ru)能(neng)(neng)量的(de)(de)比(bi)值。以熱效率而言，輸入(ru)的(de)(de)能(neng)(neng)量是熱量或所消耗燃料中(zhong)含有(you)的燃燒熱，希(xi)望輸(shu)出的能量是機械功，或(huo)是(shi)(shi)熱，或(huo)是(shi)(shi)希望(wang)兩者(zhe)都(dou)輸出。由于輸入的(de)(de)(de)能量一般都(dou)會有其對應的(de)(de)(de)成本，熱效率可以用以下的(de)(de)(de)方式定義根據熱力學第一(yi)定律，輸(shu)出能量(liang)不可能超過(guo)輸(shu)入能量(liang)，所以

若以百分比表示，熱(re)(re)效(xiao)率(lv)介于(yu)0%到(dao)100%之間(jian)。由于(yu)摩擦力(li)、熱(re)(re)損失等因素，熱(re)(re)機(ji)(ji)效(xiao)率(lv)一般會(hui)低于(yu)100%。例如汽(qi)油(you)引擎(qing)的(de)效(xiao)率(lv)大(da)約(yue)是25%，燃煤(mei)的(de)火力(li)發(fa)電廠效(xiao)率(lv)大(da)約(yue)是46%，世界(jie)上最大(da)的(de)柴油(you)引擎(qing)，最高效(xiao)率(lv)約(yue)有(you)51.7%。若是燃氣(qi)渦輪發(fa)動機(ji)(ji)加上蒸(zheng)汽(qi)渦輪發(fa)動機(ji)(ji)的(de)復合循(xun)環（英語(yu)：combined cycle）發(fa)電，熱(re)(re)效(xiao)率(lv)可(ke)以接近60%。熱(re)(re)效(xiao)率(lv)的(de)數值(zhi)可(ke)以視(shi)為類似設(she)備的(de)特性值(zhi)（英語(yu)：figure of merit）。

……

其他降低效率的因素

   以上的(de)熱效率公(gong)式(shi)的(de)基礎是簡(jian)化的(de)引擎(qing)數學(xue)模型，不考(kao)慮摩擦力，工作介質(zhi)氣態時均遵(zun)守理想氣體狀態方(fang)程。實(shi)際(ji)引擎(qing)有許多特性和簡(jian)化模型不同(tong)，因此熱效率會(hui)較上述的(de)公(gong)式(shi)低。以下(xia)是一些影響實(shi)際(ji)引擎(qing)熱效率的(de)因素：

1,移(yi)動件的摩(mo)擦力

2,不(bu)完全燃燒

3,燃燒的熱損失

4,氣態工(gong)作介質(zhi)熱力(li)性(xing)質(zhi)和理想氣體之(zhi)間(jian)的差異

5,引擎中移動件的氣(qi)動阻力（英語(yu)：aerodynamic drag）

 6,提供(gong)給油(you)泵(beng)、水(shui)泵(beng)等輔助設備的能量

7,壓縮機及渦(wo)輪效(xiao)率不佳

8,不佳的氣門正時（英(ying)語：valve timing）

……

能量轉換設備

   像是鍋爐(lu)或爐(lu)之類的能量(liang)轉(zhuan)換設備(bei)，其熱效率定義如下

鍋(guo)爐的(de)熱效率=（實(shi)際利(li)用的(de)熱/燃料燃燒放熱）x100％

   因(yin)此，若一個鍋爐(lu)輸入等(deng)效(xiao)于300 kW（或(huo)1,000,000 BTU/h）的燃料，供熱(re)(re)輸出為210 kW（或(huo)700,000 BTU/h）時。其(qi)熱(re)(re)效(xiao)率(lv)為210/300 = 0.70，也就是70%。輸入的熱(re)(re)能(neng)中有30%成為環境中的廢熱(re)(re)。

相較于鍋(guo)(guo)爐，電(dian)熱(re)(re)器（英語(yu)：electric resistance heater）的效(xiao)(xiao)率可以(yi)接近100%。 不過在(zai)比較不同加(jia)熱(re)(re)設備（例(li)如高效(xiao)(xiao)率電(dian)爐和(he)熱(re)(re)效(xiao)(xiao)率80%的鍋(guo)(guo)爐）時，不單只考慮熱(re)(re)效(xiao)(xiao)率，也需要進行(xing)工(gong)程(cheng)經(jing)濟分(fen)析來確認哪一種加(jia)熱(re)(re)方(fang)式的成本最低。

燃料熱值的影響

   燃料的(de)(de)熱(re)值(zhi)定義為(wei)當燃燒定量(liang)燃料時所可以釋放(fang)的(de)(de)熱(re)能(neng)。每種燃料的(de)(de)熱(re)值(zhi)依其(qi)化學元素(su)及結(jie)構(gou)而不(bu)同，它(ta)一般用(yong)(yong)單位(wei)物質(zhi)的(de)(de)量(liang)、單位(wei)質(zhi)量(liang)或單位(wei)體積的(de)(de)燃料燃燒時放(fang)出(chu)的(de)(de)能(neng)量(liang)計量(liang)，其(qi)中(zhong)又以使用(yong)(yong)單位(wei)質(zhi)量(liang)的(de)(de)最常(chang)見(jian)。常(chang)用(yong)(yong)的(de)(de)熱(re)值(zhi)單位(wei)有kcal/kg, kJ/kg, J/mol, BTU/m³。

   燃料(liao)熱(re)(re)值(zhi)可以分為HHV（高熱(re)(re)值(zhi)）、LHV（低熱(re)(re)值(zhi)）或是(shi) GHV（總熱(re)(re)值(zhi)）。

   高(gao)熱(re)值（HHV）是(shi)使燃燒(shao)后的生成物回到燃燒(shao)前的溫度，而且將產生的水(shui)蒸(zheng)氣凝結成液態所得的燃燒(shao)熱(re)，和熱(re)力學中定(ding)義的燃燒(shao)熱(re)相同。

   低熱(re)值(zhi)(zhi)（LHV）或凈熱(re)值(zhi)(zhi)是(shi)將(jiang)是(shi)使高熱(re)值(zhi)(zhi)減(jian)去水(shui)的汽(qi)化(hua)熱(re)，因(yin)此使水(shui)汽(qi)化(hua)的能(neng)量不視為(wei)燃料產生的熱(re)能(neng)。

   總熱值(zhi)（GHV）是以高(gao)熱值(zhi)為準(zhun)，但會考慮燃(ran)(ran)料(liao)的含(han)水量，再將高(gao)熱值(zhi)乘以總燃(ran)(ran)料(liao)中(zhong)不(bu)含(han)水的干燃(ran)(ran)料(liao)所(suo)占(zhan)的比例。木材(cai)和煤在燃(ran)(ran)燒前都(dou)含(han)有(you)一(yi)定(ding)比例的水，因此常用(yong)總熱值(zhi)計(ji)算其(qi)燃(ran)(ran)燒熱。

   在計算熱效率時，使用(yong)的(de)燃(ran)料(liao)熱值(zhi)定(ding)義方式會對效率計算有很大的(de)影響。若未(wei)標明使用(yong)高熱值(zhi)或(huo)低熱值(zhi)計算效率，所得的(de)結果常(chang)會造成誤解(jie)。