3.3. Расчет энергетического кпд

Найдем среднюю температуру теплоотдатчика по формуле:

; (3.19)

К.

Температура окружающей среды равна температуре воды на входе в конденсатор:

К.

Удельные затраты электроэнергии на единицу произведенного холода в идеальном цикле равны:

; (3.20)

Находим удельную работу на единицу произведенного холода по формуле:

, (3.21)

где – электромеханический КПД компрессора; принимаем .

.

Холодильный коэффициент установки:

; (3.22)

.

Находим энергетический КПД всей установки по формуле:

; (3.23)

.

4. Эксергетический анализ установки

Эксергией в термодинамике принято называть максимально полезную работу. Если параметры окружающей среды заданы, то эксергию можно рассматривать как функцию состояния рабочего тела.

Эксергия системы, находящейся в данном состоянии измеряется количеством механической или другой, полностью превращенной энергии, которая может быть получена от системы в результате ее обратимого перехода из данного состояния в состояние равновесия с окружающей средой. Из первого и второго законов термодинамики непосредственно выходит, что в каждом данном состоянии эксергия системы, также как и энергия, имеет определенное фиксированное значение.

Эксергия системы, находящейся в окружающей среде с постоянными параметрами, остается неизменной только при обратимом проведении всех процессов, протекающих как в середине нее, так и при взаимодействии с окружающей средой. Если какие-нибудь из этих взаимодействий проходят необратимо, то эксергия соответственно уменьшается.

Это основное свойство эксергии позволяет использовать ее как меру обратимости того или иного процесса. Разница значений эксергии, вводимой в данную систему и выводимой из системы определяет суммарные потери от необратимости в системе, проявляющиеся как потери эксергии.

Рассмотрим изменения эксергии для данного примера холодильной установки.

Эксергия вводится в систему в виде электрической энергии, питающей электродвигатель компрессора. За счет КПД электродвигателя, происходит потеря эксергии , тут теряется около 15 % всей входящей энергии. Далее часть энергии теряется в самом компрессоре, что обусловлено наличием в самом компрессоре внутреннего относительного КПД. В конденсаторе присутствуют потери эксергии двух видов: потери эксергии, отводимой охлаждающей водой и потери эксергии на необратимость. При использовании отводимого тепла для теплоснабжения или для других полезных целей, эта потеря эксергии может быть значительно снижена, если установить перед конденсатором противоточный охладитель перегретого пара, работающий с небольшой конечной разницей температур. То есть теряемая эксергия может быть использована для получения вторичных энергоресурсов (ВЭР).

В охладителе часть эксергии теряется на нагрев артезианской воды та на необратимость.

В испарителе от фреона отводится энергия, называемая эксергией холода. Из эксергии, отводимой в испарителе, часть передается охлаждаемому телу в виде эксергетической холодопродуктивности, а часть теряется из-за необратимости теплообмена в испарителе.