ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Определение эксергии из "Основы теории тепловых процессов и машин Часть 2 Издание 3 " Определение количества эксергии того или иного вида энергии, относящегося ко второй группе, проведем в объеме и последовательности, соответствующей ее значимости в рамках настоящего курса. [c.68] Для определения Exq рассмотрим термодинамическую систему, в которой реализуется прямой обратимый цикл Карно (рис. 8.30), позволяющий обеспечить при заданной температуре источника тепловой энергии Гист максимальный термический КГЩ. Из выражения (8.50) видно, что для достижения максимального КПД цикла Карно температура холодильника должна быть минимально возможной Г ш- В естественных условиях саг мой минимальной температурой обладает окружающая среда, поэтому ее можно использовать в качестве естественного холодильника. В этом случае можно записать, что Г ь = Г . [c.68] Возвращаясь к формулам (8.125) и (8.126), напомним, что прямой обратимый цикл Карно обеспечивает возможность достижения максимальной величины термического КПД. Тем не менее, КПД никогда не может быть равным единице, так как по второму закону термодинамики часть энергии, взятой от теплоисточника в тепловой с рме, должна быть передана некоторому теплоприемнику также в тепловой форме. В лучшем случае эта отданная теплоприемнику теплота может быть равна анергии взятой от теплоисточника тепловой энергии. Именно этот случай характерен для цикла Карно, в котором Гп1 п = Го. [c.70] Так как эксергия потока энергии в форме теплоты зависит только от температуры окружающей среды и температурного уровня процесса ее подвода к рабочему телу, все братимые циклы при одинаковых максимальной и минимальной температурах будут иметь одинаковую эффективность, независимо от вида рабочего тела и частных особенностей обратимого кругового термодинамического процесса. [c.70] На рис. 8.32 приведена диаграмма потоков эксергии и анергии для теплосиловых установок, в которых совершается обратимый термодинаг мический цикл с максимальным термическим КПД. [c.70] Выражение (8.127) показывает, что эксергетический КПД представляет собой отношение достигнутого в рассматриваемом цикле положительного эффекта (результирующей энергии в механической форме) к предельно возможному положительному эффекту (эксергии использованной тепловой энергии). [c.71] Естественно, многие из личного опыта знают, что при работе ДВС имеет место первый из рассмотренных выше случаев. Это указывает на то, что температура отработавших газов превышает температуру нашего тела. В то же время, температура нашего тела превышает температуру окружающей среды. Отсюда можно сделать вывод, что температура отработавших газов значительно превышает температуру окружающей среды. [c.72] Пусть температура отработавших газов равна Тр, а окружающей среды Го. В результате сгорания топлива к рабочему телу подведена энергия в тепловой форме при температуре Г. При расширении внутренняя энергия рабочего тела преобразуется в механическую форму. Часть механической энергии в количестве Жрвз отводится в окружающую среду. [c.72] Таким образом, термический КПД цикла Г]1 позволяет оценить степень преобразования энергии из тепловой формы в механическую форму, но не указывает на возможность повышения эффективности тепловой машины. [c.72] Для прямого обратимого термодинамического цикла эксергетический КПД равен единице г]ех = 1) а для необратимого он меньше единицы (Лех 1) (рис. 8.32, 8.33). Отклонение величины т/ех от единицы показывает наличие принципиально устранимых потерь эксергии, уменьшение которых возможно при более рациональном проведении процессов и использовании более совершенного оборудования. В результате открывается возможность инженерного поиска путей и технических решений в области совершенствования тепловых машин, так как высвечиваются подлинные потери эксергии, которые с помощью технических мероприятий могут быть уменьшены и в предельном (идеальном) случае полностью устранены. [c.72] Как отмечалось выше, эксергия вещества в замкнутом объеме характеризуется максимальным количеством механической энергии (работы), которая может быть получена при взаимодействии вещества с окружающей средой при наличии разницы потенциалов теплового АТ или механического Ар взаимодействия. Взаимодействие между рассматриваемым веществом и окружающей средой может происходить только в форме работы (механического взаимодействия). Именно такой случай имеет место в ДВС в процессе расширения газов после того, как закончилось сгорание топлива. [c.73] Определим, какая полезная работа может быть получена при каждом из этих видов взаимодействий (рис. 8.34). [c.73] Из данного выше определения физической эксергии потока вещества следует, что она отличается от эксергии вещества в объеме количеством работы (механической энергии), затраченной на перемещение вещества (работы проталкивания ). Напомним, что эксергия вещества в объеме определяется выражением И прот = У(р — Ро). [c.74] Выше отмечалось что химическая (нулевая) эксергия измеряется количеством работы (энергии в механической рме), которое может быть получено в обратимом процессе установления равновесия компонентов рабочего тела (например, топлива) с соответствующими компонентами окружающей среды. [c.74] Вернуться к основной статье