Эксергия и ее виды

Эксергия и ее виды. Определение эксергии. [c.108]

После определения потерь всех элементов паросиловой установки в виде потери работоспособности проходящих через них потоков рабочих тел и увеличения работоспособности в таких элементах, как насосы (в которых эксергия возрастает вследствие затраты работы) и котлоагрегат, можно найти эксергетический к. п. д. всей установки в целом. Для этого следует разделить разность подведенной эксергии и ее потерь на подведенную эксергию и получить таким образом истинную величину ее экономичности. [c.333]

Поставим вопрос так задан поток теплоты Какую максимальную механическую мощность можно из него получить Здесь надо вспомнить, что максимальная работа определяется эксергией системы, а мощность— потоком эксергии. Сопоставляя выражения (18) и (1), видим, что поток эксергии определяется последним членом в (18), т. е. он равен (Г—Го) это и есть ответ на поставленный вопрос. [c.37]

Эксергия теплоты. Для определения эксергии теплоты следует рассмотреть случай, когда начальное состояние рабочего тела совпадает с его конечным состоянием / = и 5, = т. е. совершение работы осуществляется только за счет теплоты. Тогда. тля получения максимальной работы необходимо, чтобы = 0 с учетом этого равенство (1.225) примет вид [c.144]

Оценка энергетических ресурсов с помощью эксергии широко используется и в теории — во многих разделах термодинамики и в инженерной практике. Эксергия служит общей, единой мерой любых видов энергии (потока теплоты, вещества, излучения), определяя точной количественной мерой ее качество. Она дает возмол ность сформулировать второй закон термодинамики в менее общей, но зато более практически удобной форме, чем энтропия. Эта формулировка гласит В любых реальных процессах, протекающих в условиях взаимодействия с равновесной окружающей средой, эксергия либо остается неизменной (в идеальных процессах), либо уменьшается (в реальных). Это означает, что любой процесс, в котором общая эксергия на выходе Е" равна или меньше входящей Е, возможен напротив, если Е" >Е, то невозможен и представляет собой некий вариант ррт-2. [c.159]

После экстракции заданной смеси из внешней среды в общем случае желательно перевести ее в виде стационарного потока в некоторое заданное устойчивое состояние 1, отличное от мертвого состояния 0. При этом потребляемую полную обратимую полезную работу можно назвать эксергией экстракции и перевода в устойчивое состояние 1 и обозначить символом (Sxd)i- Из гл. 13, где мы изучали доступность в условиях стационарного потока, мы знаем, что эта величина превышает (Нх)о на Bi — Bo, поэтому из равенства (20.56) для данного количества определенной смеси получим [c.424]

Если какие-либо продукты разделения выводятся из установки в жидком виде, то в (5.4) подставляется значение е = eg + Д /- Эксергии газов и их смесей при других параметрах даны в [7, 47]. [c.296]

Очевидно, что такое использование действующей установки должно приводить к повышению ее энергетической эффективности, поскольку здесь отведенной полезной эксергией является сумма эксергий теплоты = (Т г — —- Го)/7 г и холода Та — Гх)/Гх. Эксергетический КПД принимает вид [c.71]

Как видим, работоспособность тепла тем больше, чем больше Т1 и чем меньше Тд. Работоспособность тепла называется эксергией тепла и обозначается е . Таким образом, эксергия тепла q равна [c.58]

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]

Полученное уравнение показывает, что эксергия (как и энергия) является функцией состояния, но ее значение в отличие от энергии зависит также от параметров окружающей среды. Своеобразие эксергии в том, что ее можно рассматривать как функцию состояния неравновесной системы из среды и источника работы в виде потока. Не следует думать, что понятие эксергии применимо только к потоку. Последнее объясняется тем, что в большинстве теплосиловых и холодильных установок мы имеем дело с непрерывным потоком рабочего тела (продукты сгорания топлива, пар, воздух, холодильные агенты). В принципе можно рассматривать эксергию не только потока, но и замкнутого объема. [c.180]

Эксергетический анализ затрат эксергии и ее потерь не позволяет окончательно оценить ЭХТС, так как для этого необходимо учесть все виды затрат, т. е. провести технико-экономический анализ. В большинстве случаев рекомендации термодинамического и технико-экономического анализов существенно различаются. Например, анализ теплообменника показывает, что с термодинамической точки зрения надо свести к минимуму температурный напор, так как при этом эксергетические потери уменьшаются, но поверхность нагрева будет возрастать и поэтому экономически оптимальный вариант (минимальные суммарные приведенные затраты 3) будет при довольно больших температурных напорах. Однако связь между термодинамическими и технико-экономическими параметрами ЭХТС существует и эксергетический метод анализа позволяет наиболее полно установить эту связь. Сочетание технико-экономического анализа с термодинамическим называется терможономикой. [c.324]

На рис. 7.2 представлена диаграмма Грассмана — Шаргута рассматриваемой компрессионной теплонасосной установки. Здесь видны все потери эксергии в элементах установки в результате протекающих в них необратимых процессов. Величина потери эксергии в каждом элементе установки соответствует уменьшению ширины полосы эксергии и условно изображается заштрихованным треугольником, переходящим в выгнутую стрелку >, (эксергетические потери в i-м элемензе установки). В установку подводится эксергия Е, равная электрической мощности электродвигателя 1, поскольку эксергия электрической энергии не характеризуется энтропией. В электродвигателе происходит потеря эксергии равная сумме потерь электрической энергии в машине и приводе. Следовательно, эксергия на выходе из электродвигателя El = E l — Dj. Эксергия на входе в компрессор Eh = Ef Ey, где v — эксергия паров теплоносителя, выходящего из испарителя V. Эта суммарная эксергия преобразуется в компрессоре в эксергию сжатых паров теплоносителя. Эксергия на выходе из компрессора Е и = Eii — D , где — эксергетические потери в компрессоре, причем Dk )д. Очевидно, эксергия на входе в конденсатор Е щ = Е . В конденсаторе будет потеря эксергии D , связанная с теплопередачей при конечной разности температур между теплоносителем и внешним приемником теплоты и поэтому эксергия на выходе из конденсатора Щи = Ц - De- Большая часть " этой эксергии отдается потребител/о в виде теплового потока повышенной температуры другая часть, равная Е т - Е", = Eiv, есть эксергия на входе в дроссель IV. При дросселировании теплоносителя возникает потеря эксергии от необратимости процесса Одр, вследствие чего эксергия на выходе из дросселя Ei = Е п — Одр. Эксергия на входе в испаритель Е = iV + Е где Щ — эксергия теплового потока, подводимого в испаритель из окружающей среды ее значение Е д = Q I — То/Т )л О, так как Г] То. По этой же причине и потери эксергии в испарителе на конечную разность температур также будут близки нулю. Следова1ельно, эксергия на выходе из испарителя Е = V. [c.311]

По смыслу второго закона термодинамики различают виды энергии (механическая, электрическая и др.), которые могут полностью превращаться в другие ее виды (неограниченно превращаемые виды энергии), т. е. состоять только из эксергии. Что касается теплоты как энергии молекулярно-хаотического движения, то она даже теоретически не может быть полностью превращена в работу (неизбежен отвод части удельной теплоты холодному источнику) и, следовательно, состоит из превращаемой части (эксергии) и непревраща-емой части, которая получила название анергии. Так, внутренняя [c.39]

К невозобновляемым источникам эксергии относятся все те, которые могут дать ее в результате освобождения замороженных в природе разностей потенциалов. Эти источники — химические и ядерные виды топлива — без вмешательства человека не были бы пущены в ход. Полученная при соответствующем их сжигании (химическом или ядерном) эксергия после использования выделяется в конечном счете как низкопотенциальная теплота и присоединяется к потоку отдаваемого Землей излучения, составляя пока примерно одну двадцатипятитысячную часть его. Естественно, даже десятикратное увеличение этого тепловыделения не может привести к существенному нарушению энергетического баланса земли, если оно будет беспрепятственно излучаться в космос. [c.245]

Эксергия измеряет одновременно одним показателем (удельной эксергией) как количество теплоты, так и ее температурный уровень, т. е. как бы качество теплоты. Но не следует забывать, что это качество, определяемое, например, по формуле (11.2), относится только к случаям, когда теплота используется для получения полностью превратимых видов энергии. При использовании теплоты для других, в частности теплотехнологических, целей качество теплоты определяется совсем другими показателями. [c.237]

Не останавливаясь на схемах, в которых можно реализовать перечисленные превращеиия неравновесностей, укажем только, что последнее из трех возможно непосредственно осуществить применением полупроницаемы перегородок, через которые легко диффундируют пары воды и плохо диффундирует воздух. Поэтому при установлении характеристик среды нужно рассматривать и ее химический состав. Но учет химического взаимодействия рабочего тела со средой приводит к значительным трудностям при использовании эксергии, так как требует установления отдельного нуля отсчета для химической эксергии. Это зачастую затрудняет проведение анализа и определение эксергетического КПД сложных систем термотрансформаторов, вырабатывающих различные виды эксергетической продукцтш, а особенно при изменяющемся химическом составе [54а]. [c.77]

Для изучения свойств эксергии и правильного ее использования необходимо провести классификацию составляющих эксергии. Поскольку эксергия характеризует одну из сторон, граней жизни, такая классификация, прежде всего, связана с видами энергии. С этой точки зрения необходимо отделить эксергию, связанную с энергией первой грушш (видами энергии, полностью превратимыми в другие виды энергии), от второй, включающей энергию второй группы (ограниченно превратимой в другие виды). Классификация видов эксергии представлена в табл. 8.3. [c.66]

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]

Эксергетические к. п. д. ЭХТС, машин и аппаратов вычисляют по формулам (1.250)— 1.252). Нетрудно видеть, что все они по существу сводятся к единой формуле, в которой числитель представляет собой лолезный эксергетический эффект, а знаменатель — затраты эксергии, следовательно, в общем случае для ЭХТС в целом и для отдельных ее элементов эксергетический к. п. д. можно вычислять по формуле [c.310]

То обстоятельство, что эксергия делает возможным оценивать доли потоков всех видов энергии, входящих в энергетический баланс любой ЭХТС, позволяет получить ее обобщенные характеристики. Такими обобщенными характеристиками являются эксергетическая производительность и мощность ЭХТС. Алгебраическую сумму всех видов эксергии которая определяет эффект, даваемый ЭХТС, называют [c.314]

На рис. 7.4 изображены процессы сжатия в е/ьдиаграмме в области температур То и, следовательно, при > 0. Процесс f-2-изотер-мичеекий процесс сжатия, идущий по линии То = onst, следовательно, е, = q (I — То/Т) = О, т. е. эксергия теплового потока, отводимого от газа в окружающую среду, равна нулю. Тогда для необратимого процесса уравнение (7.27) принимает вид [c.317]

Сжигание топлива. На рис. 7.6 изображена схема преобразования энергии в процессе сжигания топлива и использования продуктов сгорания в виде диаграммы потоков эксергии. Обычно суммарная эксергия на входе i равна сумме эксергий топлива т и окислителя Е . В тех случаях, когда топливо и окислитель перед сжиганием подогреваются в подогревателе / за счет части эксергии продуктов сгорания 5, то их эксергия возрастает до величины Е > i. Процесс подогрева в подогревателе / сопровождается потерями эксергии D[. Далее подогретые топливо и окислитель с эксергией Е г = Е поступают в камеру сгорания //. где осуществляется процесс превращения эксергии Е топлива и окислителя в продукты сгорания высокой температуры. Процесс сгорания топлива в камере сгорания II сопровождается потерей эксергии Di- Продукты сгорания с эксергией 3 = E i поступают в III элемент ЭХТС, которым является либо парогенератор, либо теплогенератор, либо газовая турбина. Процесс использования эксергии продуктов сгорания в элементе III сопровождается эксергетическими потерями Dj, природа которых зависит от вида элемента И1. Так, в па-ро- и теплогенераторах потеря 2 вызвана теплопередачей при больших разностях температур между продуктами сгорания и теплоносителями. Остаточная эксергия 4 частично может быть использована для подогрева топлива и окислителя ( 5) в подо1ревателе либо в других теплоиспользующих установках. Эксергия выбрасываемых в атмосферу [c.319]

В настоящее время дли оценки влияния необратимости нспользуют-гй два метода. В основу метода эксергетических по-т о к о в положен подсчет потоков эксергин рабочих тел, входящих в систему, подводимой теплоты и потоков эксергии, покидающих систему. При этом учитываются эксергия потока рабочего тела по уравнению (737), эксергия потоков теплоты по уравнению (7,38), а также подводимая и отводимая организованная энергия / , г. е, работа всех видов. У1,ля определ( ННя эксергии рабочих тел и теплоты удобно использован, эксергетические диаграммы. Если рабочее ге.ло, покидающее систолу, имеет ненулевую эксергию, то она учитывается только и тех случаях, когда рабочее тело предназначено для получения от него работы в каких-либо других установках (например, сжатый воздух от компрессора, предназначенный для привода пневматических машин). При наличии необратимых процессов в системе суммарный поток отводимой эксергии всегда меньше суммарного потока подводимой эксер-гнп на величину эксергетических потерь. Термодинамическое совер-шенпво системы характеризуется эксергетичсским КПД [c.374]

Мы уже видели, что любая упорядоченная энергия (с энтропией 5 = 0 (рис. 3.7) может быть всегда полностью переведена в любой другой вид энергии напротив, если энергия в той или иной степени неупорядочена (S> >0), то на ее способность к превращениям второй закон налагает определенное ограничение. Чем больше эта энтропия, тем энергия менее качественна и тем меньше высококачественной (безэнтропийной) энергии (например, работы или электроэнергии) она в данных условиях может дать. Это означает, что безэнтропийная энергия может служить как бы эталоном, общей мерой качества, работоспособности любого вида энергии. Она и была названа эксергией. В такой (общей мере) эксергии, конечно, спрятана внутри энтропия как некая базовая величина это необходимо, но недостаточно. Кроме нее в эксергию неизбежно должны входить и другие величины, характеризующие как энергию, так и ту окружающую среду,в которой энергия используется. [c.156]

Величины т],, к сожалению, этого не показывают, ибо коэффициенты преобразования (в том числе и термический КПД г]т) не дают в общем случае правильной информации о термодинамическом совершенстве процесса. Идеальный процесс в ЭХГ должен всегда иметь КПД ровно 100%, а не 86 или 124. Действительно, строго определяемый КПД Цв топливного элемента должен иметь вид Tjo = — LaJAE, где АЕ — затраченная эксергия. Поскольку в рассматриваемых примерах Т=То.с, то AG=AH—TAS равно Д =ДИ—To. AS и r e=LsrJAG. Тогда получаем для идеального ЭХГ во всех случаях T]d=l, т. е. 100 %. Реальный КПД будет, естественно, меньше 100 %, поскольку [c.219]

Таким образом, общим показателем преобразования одних форм энергии в другие является работа. В технологических и производстпенных npoite ax теплота требуется, как правило, не для получения работы, а как таковая, для нагрева материалов, например. Никаких превращений в другие виды энергии в процессах нагрева теплота не претерпевает. Поэтому отсутствуют теоретические основы использования эксергии теплоты для измерения ее качества (эффективности) в теплотехнологнческих нагревательных устройствах. Эксергия теплоносителей в таких случаях не пропорциональна температуре теплоносителя и не позволяет определять непосредственно расходы топлива и другие необходимые данные см. табл. 11.1). [c.237]

В то время как в энтропийном методе ограничиваются использованием только эксергии тепла, в эксергетическом методе вводится, кроме эксергии тепла и эксергии массы рабочего тела (потока рабочего тела), еще химическая эксергия топлив. Под последней понимают максимальное количество работы, которое может быть получено при окислении топлива. Деление эксергии на три разновидности свидетельствует о путанице представлений по поводу смысла понятия эксергии. Наиболее четким является представление об эксергии тепла, т. е. о превратимой части тепла. Все другие виды энергий (кроме тепла) полностью взаимопревратимы и не нуждаются ни в термодинамическом анализе, ни в понятии эксергии. Потребность в термодинамическом анализе появляется тогда, когда организованная энергия,. хотя бы частично, переходит в тепло (например, при трепни или горении). Процесс использования этого тепла описывается вторым принципом термодинамики и термодинамическим анализом при помощи параметров состояния и коэффициентов, характеризующих степень не-356 [c.356]

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]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...