Эксергия, её свойства и физический смысл. Эксергия теплоты, потока и квазистатической системы.

 

Эксэргия и эксергетический метод анализа теплотехники являются дополнением к энергетическому методу анализа.

Рассмотрим процесс теплообмена между 2мя телами, имеющими постоянные температуры Т₁ и Т₂.

Эксергия – максимальная работа, которую может совершить система при переходе из данного состояния в состояние равновесия с окружающей средой.

 

 

Определим изменение энтропии системы.

 - коэффициент Карно или эксергетическая температура.

 - Уравнение Гюи – Стодла

Эксергия позволяет объяснить физический смысл энтропии.

Энтропия рассматривается в термодинамической системе как калорический параметр состояния, возрастание которого при протекании в ней необратимых процессов прямопропорционально уменьшению эксэргии этой системы.

Рассмотрим сравнительные свойства энергии и эксэргии.

Энергия	Эксэргия
1. Определяет параметры состояния термодинамической системы.	1. Определяет параметры системы и окружающей среды.
2. Изолированная система остаётся неизменной при протекании необратимых процессов	2. Стремится к 0 при протекании необратимых процессов
3. Окр. ср. → ∞	3. Окр. ср. близка к 0
4. Превращение в другие виды ограничено 2м законом термодинамики	4.Неограничена

 

Виды эксэргии и их определения.

1. Эксэргия тел с постоянной температурой.

2. Эксэргия тел с переменной температурой.

3. Эксэргия поточных систем.

4. Эксэргия квазистатических систем.

 

1. Эксэргия тел с переменной температурой.

Если рабочее тело в системе – газ, то

Эксэргия потока.

 

 

1-В – изотропный;

В-ОС – обратимый изотермический;

h_B=h_OC, т.к. Т_B=Т_ОС.

ex=h₁-h_a

Эксэргия квазистатической системы.

 

К квазистатической системе относят закрытые условно неподвижные системы (сжатый газ, находящийся в баллоне; пропарочная камера) Определим эксэргию квазистатической системы.

1-b-oc – обратимый переход;

1-b – обратимый адиабатный (изотропный) переход;

b-оc – обратимый изотермический переход.

 

В общем виде:

Помимо определения эксэргии при анализе определяют также эксэргетический КПД процессов и устройств.  - эксэретический КПД процесса горения.

Для систем не производящих полезную работу (теплообменные аппараты) эксэретический КПД определяют следующим образом:

Для систем производящих полезную работу (тепловые двигатели, турбины) ,

l_тд – действительная работа турбины.

Эксэргетический анализ термодинамических процессов и систем является дополняющим к широко известному энергетическому методу. В отличии от энергетического метода эксэргетический позволяет учитывать не только количество, но и качество используемой энергии. С помощью этого метода можно выявлять те участки цепи технологического преобразования и использования энергии, где потери эксэргии наибольшие.