ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сопоставление тепла разных потенциалов из "Циклы схемы и характеристики термотрансформаторов " Оценка качества тепла или его ценности согласно второму началу термодинамики проводится по его работоспособности, которая и определяется как эксергия тепла, рассмотренная нами ранее. Возникает вопрос, почему, несмотря на значительное время, прошедшее с установления такого взгляда на тепло, эксергетический метод анализа мало используется как в инженерных расчетах, так и в установлении тарифов на различные виды энергии. [c.226] Когда мы ставим этот вопрос, то имеем в виду вовсе не введение термина эксергия, распространившегося сравнительно недавно, а следствия из второго начала термодинамики, которые были установлены более 100 лет назад. Вряд ли это можно объяснить только малой популярностью второго начала среди инженеров и экономистов. Причина этого связана, по нашему мнению, с тем, что эксергия тепла представляет не окончательную его реальную практическую ценность, а только ту теоретическую возможность получения механической энергии, которой располагает тепло данного потенциала. [c.226] Реальная ценность тепла всегда меньше этой теоретической величины и зависит от степени обратимости процессов, которые имеют место при превращении тепла в работу. С другой стороны, использование понятия реальной эксергии тепла, которая учитывала бы как необратимость процессов, происходящих в теплоэнергетической установке, так и затраты на саму установку, вносит элемент неопределенности, так как эти величины зависят в свою очередь от потенциала. Однако в последние годы метод термоэкономического анализа развивается, несмотря на еще остающуюся неопределенность при вычислении ряда величин [5, 7, 16, 76]. [c.226] Приведенный простейший пример сопоставления тепла с электроэнергией по реальной работоспособности ясно показывает необходимость использования надежных технико-экономических данных. Единственная возможность довести сопоставление разных видов энергии до конца и применять его при инженерных расчетах заключается в использовании статистических данных по аналогичным установкам. В тех случаях, когда проводится сопоставление новых схем или циклов, такие статистические данные отсутствуют определение же их путем расчета без данных об испытаниях работающих установок весьма ненадежно. [c.227] Несмотря на сделанные замечания, следует иметь в виду, что определение эксергетической ценности тепла является первой и непременной стадией технико-экономического сопоставления. [c.228] Провести это сопоставление наиболее простым способом важно для широкого использования термоэкономического анализа. Нам представляется, что приведенный ниже метод оценки работоспособности тепла по значению коэффициентов преобразования термотрансформаторов весьма прост. [c.228] Применение метода замены действительных круговых процессов их эквивалентными циклами позволяет свести вопрос к рассмотрению простейших циклов и получить несложные конечные формулы, определяющие степень термодинамического совершенства. [c.228] Если требуется термодинамически сопоставить тепло Qi и Q2 двух различных потенциалов, то при фиксированной температуре среды Т о это легко сделать с помощью коэффициента преобразования понижающего термотрансформатора. [c.228] В дальнейшем двойным подстрочным индексом при коэффициенте преобразования Ч будем обозначать температуры преобразования. Например, символом 1,2 будем обозначать коэффициент преобразования тепла от температуры Т до температуры Т2. [c.228] Применение процесса термотрансформации позволяет утверждать, что единица тепла при температуре имеет такую же термодинамическую ценность, как и 4 i,2 единиц тепла при температуре Гг. Это непосредственно вытекает из возможности трансформации меньшего количества тепла высокого потенциала в большее количество тепла низкого потенциала. [c.228] для температуры среды о=Ю°С единица тепла при температуре 1 = 400°С в термодинамическом отношении соответствует 1,44 единиц при температуре 2= = 200°С. [c.229] Такого рода сопоставление тепла различных потенциалов целесообразно применять в различных областях теплоэнергетики, что подтверждают приводимые ниже примеры. [c.229] Приведем простой численный пример. Пусть требуется определить эксергетический КПД процесса теплообмена в котельном агрегате, считая, что средняя температура продуктов сгорания равна 800°С, а средняя температура рабочего агента равна 400°С. Считая температуру среды равной 10°С, найдем, что эксергетический КПД Т1 процесса теплообмена котельного агрегата т] = = 1/4 1,2=0,78. [c.229] Пользуясь этим же методом сопоставления, выясним, как можно оценить эксергетический КПД термотрансформатора смешанного типа. Если тепло Q2 среднего потенциала трансформируется в высокопотенциальное тепло Р1 и низкопотенциальное тепло Qз, то в соответствии с принятыми обозначениями можно записать уравнение, выражающее равенство эксергии, полученной после трансформации, эксергии затраченного тепла. [c.229] Определив из опыта Q з и Q l и вычислив для известных температур значения коэффициентов преобразования 4 1,3 и Тг.з, можем получить действительный эксергетический КПД. Аналогичным методом можно оценить степень совершенства теплоэнергетической установки нри совместной выработке тепла и механической энергии (случай ТЭЦ). [c.230] Эта балансовая характеристика не определяет термодинамическое совершенство процессов. Она может служить только характеристикой потерь через тепловую изоляцию и потерь тепла в котельном агрегате. Если же под Q2 и Qз понимать тепло, отданное потребителям, то Р может служить также чисто эксплуатационной характеристикой, определяющей степень использования производимой установкой энергии. [c.230] В числителе выражения для р находятся неравноценные в энергетическом отношении слагаемые — тепло различного потенциала и механическая работа. При сопоставлении с теплом механическую работу можно рассматривать как тепло с потенциалом, равным бесконечности. Таким образом, в соответствии с принятыми нами обозначениями механическая работа может быть обозначена как 2 ,. [c.230] В этом уравнении не только тепло различных потенциалов, но и механическая работа L приведены к теплу Qз одного, наиболее низкого потенциала. [c.231] Следует подчеркнуть, что в качестве эталона для сопоставления было выбрано для простоты тепло наиболее низкого потенциала, поэтому коэффициент преобразования при Оз равен единице. Однако результат будет тем же, если в качестве эталона взять тепло при произвольной температуре. Численное значение характеристики т) от этого не изменится. [c.231] Следует отметить также, что в том случае, когда учитывается степень термодинамического совершенства процесса горения топлива, Ql необходимо умножить на коэффициент преобразования Ч ,х,з а не на Ч ],з, так как получение продуктов сгорания при температуре Г] следует рассматривать как некоторое обесценивание химической эксергии топлива. [c.231] Вернуться к основной статье