ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Методы термодинамического анализа энергохимико-технологических систем (ЭХТС) из "Теплотехника " Энтропийный метод. Энтропийный метод термодинамического анализа систем позволяет на базе первого и второго законов термодинамики найти связь между внешними энергетическими потоками (количеством теплоты и работы) и параметрами системы, а также между некоторыми внутренними параметрами. Посредством анализа теплового баланса системы, в которой совершаются термодинамические процессы, можно вычислить характеризующие их коэффициенты и сопоставить их с аналогичными коэффициентами идеальных термодинамических процессов. Это позволяет определить в данной системе суммарную потерю производимой и затрачиваемой работы вследствие необра1имости процессов. Если для инженерного анализа системы этих данных недостаточно, то анализ циклов дополняется подсчетом возрастания энтропии в отдельных частях системы. [c.68] Известно, что степень совершенства данного обратимого цикла характеризуется сравнением его термического к. п. д. с термическим к. п. д. цикла Карно в том же интервале температур, т. е. относительным термическим к. п. д. [c.69] Однако кроме необратимых потерь, учитываемых rjo (т. е. потерь, имеющих место в процессах, совершаемых собственно рабочим телом в цикле), в реальных условиях работы установки имеются потери, обусловленные необратимостью тепловых, механических, химических и электрических процессов в отдельных узлах ее. Поэтому эффективность реальной установки в целом характеризуется так называемым эффективным к. п. д. т е, который представляет собой отношение количества энергии (в форме теплоты или работы), отданной внешнему потребителю, к количеству энергии (в форме теплоты или работы), подведенной к установке. Эффективность системы может быть оценена также работоспособностью ее подсчитав потерю работоспособности в каждом элементе, можно найти потерю работоспособности всей системы. [c.69] Изменение энтропии системы равно сумме изменений энтропий отдель ных ее элементов, т. е. [c.71] Эксергетический метод. Эксергетический метод термодинамического анализа ЭХТС основан на широком использовании эксергии. В самом общем смысле эксергия вещества есть максимальная работа, которую оно может совершить в обратимом процессе с окружающей средой в качестве источника даровой теплоты, если в конце этого процесса все участвующие в нем виды материи переходят в состояние термодинамического равновесия со всеми компонентами окружающей среды. [c.72] Виды эксергии. Эксергия делится на два основных вида, а именно эксергия видов энергии, не характеризуемых энтропией, для которых она равна самой энергии е = Э (механическая, электрическая и др.), и эксергия видов энергии, характеризуемых энтропией е Э (внутренняя энергия, энергия излучения, термомеханическая, нулевая). Эксергия последних видов энергии подразделяется на эксергию вещества в замкнутом объеме, эксергию потока вещества и эксергию потока энергии. Эксергия вещества в замкнутом объеме состоит из термомеханической (физической), нулевой (химической — в реакторах периодического действия) и излучения. Эксергия потока вещества состоит из термомеханической и нулевой. Эксергия потока энергии состоит из эксергин теплового потока и эксергии излучения. [c.73] Эксергия вещества в замкнутом объеме рассматривается в закрытых системах. Определим термомеханическую эксергию вещества в замкнутом объеме, т. е. максимальную работу, которую может совершить вещество с начальными параметрами р, V, Т, и, И, S при обратимом переходе в равновесие с окружающей средой, когда его параметры будут иметь значения ро. Vo, То, Uo, ho. So- Для того чтобы вещество перешло в равновесие с окружающей средой, необходимо изменить его внутреннюю энергию за счет подвода (или отвода) к нему теплоты либо за счет совершения им работы, поскольку в соответствии с первым законом термодинамики du = bq - Ы. [c.73] В обратимом процессе подвод теплоты к веществу либо отвод от него теплоты в окружающую среду происходит при постоянной температуре, равной температуре окружающей среды То, т. е. bq = Tods. Тогда эксергия вещества в замкнутом объеме de будет равна работе Ы за вычетом работы, затрачиваемой веществом на преодоление им давления окружающей среды Podv, т. е. [c.73] Функция е, равно как и е , является эксергетической функцией, так как ее величина однозначно определяется параметрами вещества и среды. [c.74] Следует иметь в виду, что эксергия вещества в замкнутом объеме определяется взаимодействием его с окружающей средой только по температуре и давлению состав окружающей среды значения не имеет. [c.74] В инженерной практике расчет нулевой эксергии при химических превращениях, протекающих в химических реакторах, ведется на основании формулы эксергии потока вещества е (1.230). [c.75] Методику определения нулевых эксергий дополнительных веществ и таблицы их значений для элементов наиболее распространенных неорганических соединений можно найти в монографии Эксергия Я. Шаргута, Р. Петела (М., 1968). [c.75] Функция Х(. имеет универсальное значение она пригодна для оценки максимальной работоспособности в круговых и разомкнутых термодинамических процессах. [c.76] Можно доказать, что частная производная термомеханической эксер-гии потока по энтальпии при постоянном давлении равна т. е. [c.76] С помощью e/i-диаграммы можно найти работу и другие характеристики разомкнутых процессов и циклов. [c.79] Вернуться к основной статье