物质运动的一般量度，可解释为物质做功的能力，简称能。能的基本形式有机械能(动能与势能的总称)、热能、化学能、电能、核能、光能等。它们分别是机械运动、分子热运动、化学反应、电磁作用、原子核与基本粒子运动所具有的能量。能量的单位与功的单位相同，工程中常用单位有千焦耳(kJ)、千瓦·小时(kW·h)等。

能量可以在物质之间传递，这种传递过程就是做功或传递热量的过程。在传递过程中，若物质运动方式发生变化，能量形式也同时发生转换。例如，物体向上运动时，因克服重力而减慢速度，损失的动能转换为势能;当物体返回地面时，速度加快，势能又转换成动能;河水冲击水轮发电机组做功的过程，就是将河水的势能和动能传递给水轮发电机组并转换为电能的过程;热力发电，则是将燃料的化学能借助热力发电装置先后转换为热能和机械能，并最终将机械能转换为电能的过程。

电能和磁能总是紧密联系的。运动的电荷产生磁场，变化的磁场产生电场，因而可以使机械能和电能相互转换。电能是现代最常用的一种能量。它的传输、转换和利用最为方便、效率很高。因此，电能已成为发展国民经济、改善人民生活、促进社会进步不可缺少的能源。

能量的传递还能以粒子相互作用或以辐射的方式在空间传播(如电磁波的传播)，光是电磁辐射最常见的一种。无线电波、红外线、X射线等都是能的辐射传播。

能量原理可从虚位移原理、虚力原理两个侧面研究。又根据势能和余能的变化情况,建立相应的极值条件,以解答具体问题，形成最小势能原理和最小余能原理。

能量原理虚位移原理

也称势能原理、虚功原理。设结构在荷载作用下处于平衡状态。假定由于任何其他原因，使结构从其平衡位置偏离一个任意微小的、为边界约束条件所允许的虚位移（可以看作是真实位移的一个变分），荷载在虚位移上所作的虚功，将等于其内部应力在相应应变上所积累的虚变形势能。故虚位移原理可表述为：弹性结构平衡的必要与充分条件是，对于任意微小的虚位移,荷载所作的总虚功δW等于其内部所积累的虚变形势能δU。即δU-δW=0。

能量原理最小势能原理

设结构在P力系作用下处于平衡。在某一可能虚位移过程中,与Pi力相应的虚位移设为墹i,则由可能虚位移引起的荷载势能变化为,将使结构增加变形。设由此引起的变形势能的改变为δU,则结构的总势能改变δП可定义为内外两种势能变化之差，即但是,在这个虚位移中，荷载始终保持不变，因而П只是可能虚位移的函数。故此式可改写成泛函 П=U-W代表结构在虚位移中的总势能。当结构处于平衡状态时,已知U=W,从而有δП=0,它说明：在一切满足边界条件的虚位移中，同时满足平衡条件的虚位移对应于结构势能的一个驻值，这就是结构势能驻值原理。对于线弹性结构，势能的二阶变分恒为正，因而使总势能取最小值，所以这个原理又称最小势能原理。它意味着在所有满足边界条件的虚位移中，能使结构势能为最小的虚位移，满足平衡条件，因而就是真实的位移。在这种情况下，结构势能的驻值条件等价于平衡条件。

能量原理虚力原理

也称余能原理。设结构在荷载和支承位移影响下处于平衡状态。在位移保持不变的情况下，若让真实应力σ发生微小改变δσ,且使它们满足平衡条件和应力边界条件（称为可能虚应力），则虚力原理可表述为：对一切可能虚应力δσ而言，结构满足变形协调方程的必要和充分条件是，对于任意微小的可能虚应力，其变形余能的一阶变分δU*,等于位移边界上的相应边界反力所作荷载余功的一阶变分δW*。

能量原理最小余能原理

结构的余能变分可定义为 式中Ri、Ci分别为支承反力和相应的支承位移。在可能应力的变化过程中，应变和位移均保持不变，因而此式可改写为泛函代表结构的总余能，由余能原理，有δП*=0 。它说明：在所有满足平衡条件及边界条件的应力场中，同时满足相容应变场的应力场，对应于余能的一个驻值，这就是余能驻值原理。对于线弹性结构，因有,已知势能U的二阶变分恒为正,故П*将取最小值，因而最小余能原理可表述为：在一切满足平衡方程及边界条件的应力场中，真实的应力场应能使泛函П*成为最小。因而，余能的驻值条件等价于变形协调条件。 2100433B

分析结构在荷载、温差等外因影响下所产生的应力、变形和位移状态的基本原理之一。能量是指结构作功的能力。弹性结构在加载时产生变形，在卸载后又能恢复原状，说明若不计动能和热能的变化，荷载在结构上所作之功，将全部转化成结构的变形势能存储于结构之内，因而在卸载过程中具有恢复原状的能力，这是能量原理的依据。能量原理根据荷载作功过程中变形势能的变化规律,建立起一系列极值条件，作为解题的综合判据,从而避免直接解算大量偏微分方程，以简化解题手续。

用能量法分析结构,主要是寻求既满足边界条件,又同时满足势能为最小的位移函数或者余能为最小的 。对许多难于求得精确解的工程问题，可用下述各个能量原理以求问题的近似解答。因此，在分析复杂结构的静力和动力问题中，能量原理得到广泛应用。

1、 回馈节能基本原理

将运动中负载上的机械能（位能、动能）通过能量回馈装置变换成电能（再生电能）并回送给交流电网，供附近其它用电设备使用，使电机拖动系统在单位时间消耗电网电能下降，从而达到节约电能的目的。

2、回馈节能解决方案

能量回馈装置的作用就是能有效的将电动机的再生电能高效回送给交流电网，供周边其它用电设备使用，节电效果十分明显，一般节电率可达15%～45%。此外，由于无电阻发热元件，机房温度下降，可以节省机房空调的耗电量，在许多场合，节约空调耗电量往往带来更优的节电效果。

能量衡算的基本依据是能量守恒定律。而能量守恒定律是以化工过程的能量衡算结果为基础进行的。本工艺所需的主要设备有泵、换热器、反应器、精馏塔等。输入生产系统的能量主要有电能、热公用工程带入的热量和原料的焓值，输出的能量主要有冷公用工程带走的热量和产物的焓值。

根据能量守恒定律，对于连续系统有：

Q W Q 损 = ΣHout -Σ Hin

Q ——设备的热负荷；Q=ΣHout -Σ Hin

W ——机械能，输入为正，输出为负；

Q 损——系统损失的热量，本计算书中忽略不计，即Q 损=0；

ΣHout——进料带入系统的能量之和，本计算书中即为物料焓值；

ΣHin——出料带出系统的能量之和，本计算书中即为物料焓值。

利用以上关系，可以对整个工艺系统或子系统进行能量衡算 误差Error：

ΔE= Q W-(ΣHout -Σ Hin)