2.3. Расчет эксергетического кпд

Основной задачей расчетов является определение эксергетического коэффициента полезного действия η_е:

η_е=

где ΣД- потеря внутренней эксергии в аппарате, находим по формуле:

ΣД = Д_с + Д_т,

здесь Д_т - техническая потеря эксергии, связанная с гидравлическим сопротивлением при теплообмене, находим по формуле:

Д_m=N_кн+N_вн,

где N_KH, N_BH - мощность, затрачиваемая соответственно на перемещение греющего и нагреваемого теплоносителя;

Д_с - собственная потеря эксергии, вызванная неравновесным теплообменом определяем по формуле:

Д_с=Q_в∙∆τ_е,

где Q_B- теплопроизводительность;

∆τ_е — разность эксергетических температур, найденная по формуле:

∆τ_е = τ_е1- τ_е2,

где τ_е1и τ_е2- средние термодинамические эксергетические температуры, равные:

τ_е1= ,

τ_е2= ,

где Т_m1 , Т_m2 - средние термодинамические температуры соответственно греющего и нагреваемого теплоносителей, находим по формулам:

T_m1= ,

T_m2= ,

где Т’₁ , Т" ₁- температура греющего теплоносителя на входе и выходе ТОА;

Т'₂,Т”₂-температура нагреваемого теплоносителя на входе и выходе ТОА;

Т_ос- температура окружающей среды, принимаем Т_ос = 293,15 К.

е’₁,е"₁- удельная эксергия греющего теплоносителя на входе и выходе ТОА соответственно, находим по формуле:

=c_p ∙ -T_ос∙( c_p ∙ln - c_p ∙ln ),

где c_p , c_p , c_p - соответственно средняя теплоемкость греющего

теплоносителя и средние теплоемкости греющего теплоносителя при средних температурах;

М_а - массовый расход греющего теплоносителя.

Расчет для варианта № 1:

1. Средние термодинамические температуры греющего и нагреваемого теплоносителей:

T_m1= = =413,07 К

T_m2= = =373,13 К

2. Среднетермодинамические эксергетические температуры:

τ_е1= = =0,290

τ_е2= = =0,214

3. Разность эксергетических температур:

∆τ_е = τ_е1- τ_е2=0,290-0,214=0,076

4. Разность удельных эксергий:

=c_p ∙ -T_ос∙( c_p ∙ln - c_p ∙ln )=

=c_p ∙ -293,15∙(c_p ∙ln -c_p ∙ln )=4,287∙

20-293,15∙(4,2015∙0,367-4,191∙0,319)=25,638

5. Эксергетический КПД:

η_е= = =0,126 или 12,6 %.

Расчет для варианта № 2:

1. Средние термодинамические температуры греющего и нагреваемого теплоносителей:

T_m1= = =393,07 К

T_m2= = =373,13 К

2. Среднетермодинамические эксергетические температуры:

τ_е1= = =0,254

τ_е2= = =0,214

3. Разность эксергетических температур:

∆τ_е = τ_е1- τ_е2=0,254-0,214=0,040

4. Разность удельных эксергий:

=c_p ∙ -T_ос∙( c_p ∙ln - c_p ∙ln )=

=c_p ∙ -293,15∙(c_p ∙ln -c_p ∙ln )=4,25∙

20-293,15∙(4,191∙0,319-4,183∙0,268)=21,713

5.Эксергетический КПД:

η_е= = =0,081 или 8,1 %.

Расчет для варианта № 3:

1. Средние термодинамические температуры греющего и нагреваемого теплоносителей:

T_m1= = =383,06 К

T_m2= = =373,13 К

2. Среднетермодинамические эксергетические температуры:

τ_е1= = =0,235

τ_е2= = =0,214

3. Разность эксергетических температур:

∆τ_е = τ_е1- τ_е2=0,235-0,214=0,021

4. Разность удельных эксергий:

=c_p ∙ -T_ос∙( c_p ∙ln - c_p ∙ln )=

=c_p ∙ -293,15∙(c_p ∙ln -c_p ∙ln )=4,233∙

20-293,15∙(4,187∙0,293-4,179∙0,241)=20,269

5. Эксергетический КПД:

η_е= = =0,059 или 5,9 %.

Расчет для варианта № 4:

1. Средние термодинамические температуры греющего и нагреваемого теплоносителей:

T_m1= = =383,06 К

T_m2= = =373,13 К

Среднетермодинамические эксергетические температуры:

τ_е1= = =0,235

τ_е2= = =0,214

2. Разность эксергетических температур:

∆τ_е = τ_е1- τ_е2=0,235-0,214=0,021

4. Разность удельных эксергий:

=c_p ∙ -T_ос∙( c_p ∙ln - c_p ∙ln )=

=c_p ∙ -293,15∙(c_p ∙ln -c_p ∙ln )=4,233∙

20-293,15∙(4,187∙0,293-4,179∙0,241)=20,269

5. Эксергетический КПД:

η_е= = =0,058 или 5,8 %.