4.1. Термодинамические функции, используемые в анализе

В анализе эффективности энергопотребления используются термодинамические методы, поэтому необходимо напомнить термодинамические функции и взаимосвязь между ними. Эти соотношения приведены в таблице 5.

Таблица 5

Уравнения для расчета термодинамических функций

Название и обозначение	Взаимосвязь между функциями	Удельная величина	Единицы измерения
Внутренняя энергия U
Энтальпия
Энтропия
Теплота
Механическая работа L
Эксергия
Химический потенциал			/моль
Изобарно-изотермический потенциал
Свободная энергия

Химический потенциал при нормальных условиях (17)

5.Эксэргия. Эксергетическая функция

Получение энергии осуществляется по классической схеме. Первым шагом в этой цепи является генерация энергии в виде тепла из топлива. Затем тепловая энергия трансформируется в другие виды энергии посредством передачи теплоты от одного тела к другому. В соответствии с законом термодинамики произвольная передача теплоты возможна при наличии разности температур между источником тепла и приемником. Максимальная работа, которую может совершить источник тепловой энергии, называется эксергией. Количество этой работы определяется по уравнению:

. (18)

Выражение в скобках - к.п.д. термодинамического цикла. Это соотношение в эксергетическом анализе называется эксергетической функцией:

. (19)

В том случае, когда температура источника изменяется в ходе обмена, запасы потенциальной работы можно определить по уравнению:

(20)

Если давление в системе не меняется , т.е. работа не совершается, то . В этом случае эксергия равна:

, (21)

где - параметры окружающей среды.

Зависимость эксергетической функции от температуры источника представлена на рис.3. Эксергетическая функция ассимптотически возрастает до единицы при увеличении температуры источника до бесконечности. При снижении температуры значение функции уменьшается.

Рисунок 3. График зависимости эксергетической функции от температуры источника теплоты

При температуре источника, равной температуре приемника, функция равна нулю. В этом случае тепло источника становится бесполезным, оно не в состоянии совершать работу. Потенциал источника тем выше, чем больше разница температур источника энергии и приемника. Для оценки уровня отсчета эксергии используют температуру окружающей среды.