18. Эксергитический баланс и эксергитический кпд. Преимущества эксергитического анализа.

Е₁ – входит в систему

Е₂– выходит из системы

Д – потери эксергии

Е₁= Е₂+Д

η_ех = Е₂/Е₁или η_ех= 1-Д/Е₁

Потеря энергии означает:

1. Энергия не присутствовала в том процессе, в который мы её направили.

2. Энергия присутствовала (проходила) через процесс, но делала, не то ради чего мы её туда послали.

В отличии от энергии эксергия уменьшается, она исчезает превращаясь в аэнергию

Д = Т_о*ΔS_необр.

21. Эксергический анализ процесса теплообмена.

Эксергетический анализ процесса теплообмена позволяет выбрать термодинамически наивыгоднейшие разности температур теплоносителей, исходя из допустимых потерь при теплообмене.

Эксергетический анализ тепловых потерь дополняет тепловой баланс, позволяя лучше оценить качественную картину энергетических потерь в тепловых двигателях при оценке их взаимодействия с окружающей средой

Эксергетический анализ позволяет оценить качественную сторону преобразования энергии и определить степень термодинамического совершенства процессов, циклов, различных установок и их узлов. Вводимое с этой целью понятие эксер-гии представляет собой ту максимальную часть энергии системы, которая может быть превращена в работу. Эксергия системы зависит от параметров системы и окружающей среды.

22. Потери эксергии в химическом реакторе (при горении топлива)

Потери эксергии в реакторе от протекания в нем химической реакции Дхр можно подсчитать. Рассмотрим экзотермическую реакцию, протекающую при постоянных температуре и давлении. Теплота реакции передается какому-либо телу, которое находится при той же температуре. Тогда изменение энтропии в химическом реакторе составит

Дхр = Дя - Дзт,

где Дя и Дзт — изменение энтропии системы, в которой протекает реакция, и другого тела соответственно.

Если работа, обусловленная изменением объема системы при постоянном давлении, совершается только в результате реакции, то теплота, передаваемая другому телу, будет равна уменьшению энтальпии этой системы, т.е. (-АН) и поэтому указанное выше уравнение может быть записано так:

Дхр = - Д + (АН/Т) = (- Дзт + Дя)/Т= Аг/Т

и потери на необратимость, так называемые эксергетические потери

Дхр =T₀ Δs= Аг/Т.

Следовательно, энтропия, созданная в химической реакции, происходящей при постоянных температуре и давлении, равна изменению изобарно-изотермического потенциала, деленному на температуру, при которой происходит реакция, а эксергетическая потеря этого процесса — произведению энтропии на температуру окружающей среды.

23. Обратный цикл и его термодинамическая схема.

Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении, при этом энтропия адиабатически изолированной (без теплообмена с окружающей средой) системы не меняется.

Рассмотрим обратный цикл Карно:

В точке 4 рабочее тело (хладоагент) имеет низшую температуру Т0.

4-1 – по нижней изотерме происходит расширение хладоагента, сопровождаемое подводом к нему удельной теплоты q0 при постоянной температуре Т0.

В точке 1 подвод теплоты к хладоагенту прекращается и начинается адиабатическое сжатие - процесс 1 – 2 до высшей в цикле температуры Т.

В верхней изотерме 2 – 3 происходит сжатие хладоагента с отводом теплоты q в теплоотдатчик при постоянной темпертуре Т.

В точке 3 теплотвод прекращается и хладоагент адиабатично расширяется с понижением температуры от Т до Т0 - процесс 3 – 4.