![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Эксергия
Второй закон термодинамики определяет направление, в котором протекают процессы, устанавливает условия преобразования тепловой энергии в механическую, а также определяет максимальное значение работы, которая может быть произведена тепловым двигателем. Математически второй закон термодинамики может быть выражен следующим образом:
где
Знак равенства соответствует обратимым процессам, знак неравенства – необратимым. Чем выше степень необратимости процессов, тем сильнее возрастание энтропии. Первый и второй законы термодинамики для обратимых процессов могут быть записаны совместно в виде термодинамических тождеств:
Эксергия системы – это максимальная работа, которую может совершить система при переходе в состояние равновесия с окружающей средой. Эксергетический анализ работы теплоэнергетических и технологических установок учитывает не только количественные, но и качественные характеристики энергоресурсов в различных элементах установок, а также необратимость протекающих в них процессов. Эксергия тепла термодинамического процесса
где Q – теплота термодинамического процесса, Дж;
Т 0 – температура окружающей среды, К. Эксергия является экстенсивной функцией состояния, поэтому удельная эксергия тепла
Графически удельная эксергия тепла представлена на рис 5.1. Общая площадь под кривой процесса 1–2 соответствует количеству удельной теплоты процесса q. Она состоит из эксергии тепла процесса (площади, заштрихованной вертикальными линиями) и неработоспособной части тепла
Рис. 5.1. Эксергия тепла термодинамического процесса
Потери работоспособности
где Если в исходном состоянии термодинамическая система имеет параметры U, S, V, а в конечном – находится в равновесии с окружающей средой и имеет параметры
а удельная эксергия e неподвижной системы как
где Для неподвижной системы, совершающей некоторый обратимый процесс 1–2, максимальная работа равна убыли эксергии:
Тогда для необратимого процесса уравнение баланса эксергии примет вид
то есть при переходе из состояния 1 в состояние 2 эксергия системы расходуется на совершение работы L, а часть работоспособности теряется из-за необратимости процессов. При нахождении эксергии потока вещества в форме Лагранжа система координат движется вместе с потоком. Если начальные параметры потока H, S, а конечные соответствуют состоянию равновесия потока с окружающей средой
а для удельной эксергии потока
Максимальная внешняя работа совершается за счет убыли эксергии потока
Эксергетические потери находятся также по формуле Гюи-Стодолы
тогда уравнение баланса эксергии потока имеет вид
Задачи 5.1. Вычислить эксергию тепла изобарного процесса нагрева воздуха от температуры 20 оС до температуры 900 оС, если теплоемкость воздуха ср = 1 кДж/кг, а температура окружающей среды 15 оС.
|