3.2. Понятие и свойства эксергии.

Ценность энергии и вещества существенным образом зависит от их параметров: температуры, давления и состава. Мера энергетической ценности материи по отношению к окружающей среде названа эксергией

( З.Рант 1955 г.)

Эксергия материи является максимальной работой, которую

эта материя может совершить в обратимом процессе с

окружающей средой, которая выступает в качестве дарового

источника энергии, если в конце процесса все виды материи

приходят в состояние термодинамического равновесия

со всеми компонентами окружающей среды.

( Шаргут Я.)

В соответствии с этим определением эксергия окружающей среды должна быть равна нулю.

Эксергия является аналогом энергии Гиббса, но отличие состоит в том, что она относится к новому стандартному состоянию, отличному от того, которое принято в термодинамике. За стандартное состояние при расчете эксергии принимается состояние окружающей среды или локальной окружающей среды.

, ,следовательно, ,где

индекс “0” относится к окружающей среде.  это эксергия окружающей среды и она постоянна. Тогда или

Сопоставление свойств энергии и эксергии:

Энергия H	Эксергия Е
зависит только от параметров вещества	зависит также и от параметров окружающей среды
справедлив закон сохранения энергии	эксергия материи может исчезнуть полностью
возможность превращение одного вида энергии в другой ограничена вторым начало термодинамики	3. в обратимых процессах для трансформации эксергии не существует ограничений

Рант дал иное определение эксергии.

Эксергия по Ранту, та часть энергии которая может быть

превращена в любой другой вид энергии.

Для непревратимой в другие виды энергии части Рант предложил название анергия. Трансформация анергии в эксергию невозможна, но обратный переход происходит в необратимых процессах. Однако, утверждение Ранта о способности превращения эксергии в любой вид энергии вызывает некоторые возражения.

3. Уравнение Гюи-Стодолы.

В любом процессе в соответствии с первым началом . В обратимом процессе . Следовательно, в таком процессе эксергия не теряется, т.е. .

В реальном процессе .

 

i   j

 

Суммарно, эксергия потоков на входе в систему

на выходе из системы

Изменение эксергии в процессе

,

так как всегда

,

то

Это уравнение Гюи-Стодолы. Оно характеризует количество энергии (работы), безвозвратно потерянной в системе в следствие ее термодинамического несовершенства.

Потери эксергии, определенные по уравнению Гюи-Стодолы, безвозвратны и не могут быть возвращены даже

частично.

Потери эксергии, определенные по уравнению Гюи-Стодолы можно складывать. Различают внешние и внутренние потери эксергии. Внешние потери численно равны эксергии отходов полностью смешанных с окружающей средой. Внутренние потери возникают в результате необратимых процессов, протекающих в исследуемой установке. Потери эксергии в сложных системах-установках можно разделить по месту и времени. Хотя такое разделение часто удается сделать при условии введения дополнительных приближений  независимость, адиабатичность и т.д.