Введение в эксергию (оценка эффективности работы различных ХТС)

1. Введение в эксергию (оценка эффективности работы различных ХТС)

2.

Энергия является консервативной величиной,
которая
не
может
создаваться
или
уничтожаться. Поэтому энергетический анализ
может выявить лишь потери энергии через
границы системы (потери тепла, энергия
отходящих газов и т.д.).(пример- выпарка) Однако при
всяком преобразовании энергии ее качество
(способность быть превращенной в полезную
работу) снижается, хотя количество энергии
остается неизменным. Эксергия является
мерой, учитывающей качество энергии.

3.

Эксергия (Е) – это энергия, которая при участии
окружающей среды может быть преобразована в
любую другую форму энергии или работу полностью,
т.е. на 100%. Связь между энергией (Э) и эксергией (Е)
можно записать следующим образом:
Э=Е+А,
где, А – анергия, т.е. непреобразуемая часть энергии.
Некоторые виды энергии, например: электрическая,
механическая, кинетическая, потенциальная
представляют из себя стопроцентную эксергию и
могут с КПД близким к 100 % быть преобразованы в
тепловую или внутреннюю энергию.

4. Эксергия -пример Хаотическая по природе тепловая энергия при совершении работы поршня в направлении одной из координат может

Эксергия -пример
Хаотическая по природе тепловая энергия при
совершении работы поршня в направлении одной
из координат может только на 1/3 преобразоваться
в работу (движение вдоль Х), т.е. тепло на 2/3
состоит из анергии.
Анергия в окружающей среде имеется в
неограниченном количестве, ее ценность равна
нулю!

5.

На этом примере видно, что тепловая энергия
согласно второму началу термодинамики не может
быть полностью преобразована в работу.
Аналогичным образом из курса химической
термодинамики следует, что энергия химической
реакции также не может быть полностью
преобразована в работу.
Эксергию следует рассматривать как процесс
протекающий под воздействием движущей силы,
которая определяется как разность энергетических
показателей между объектом
и окружающей
средой. Например, за окружающую среду может
быть принята
средняя годовая температура и
давление, элементарные химические соединенияазот, кислород.

6.

Например, за окружающую среду может быть
принята средняя годовая температура и давление,
элементарные химические соединения - азот,
кислород, в гидросфере вода, слаборастворимые
высшие окислы и т.п.
Выше приведена формула для расчета эксергии.
Внешне она похоже на потенциал Гиббса, где в
качестве сравнения стоят показатели среды с
нижним индексом ноль.
Из формулы следует , что эксергия окружающей
среды равно нулю.

7.

В зависимости от природы элемента ХТС потери
эксергии вычисляют по различным формулам.
Например, потери эксергии (работоспособности)
в химическом реакторе равны
Отсюда следует, что чем выше температура в ректоре,
тем меньше потери работоспособности.
Из этой же формулы следует, что работоспособность
пара при одинаковой энальпии отличается и зависит от
температуры.
К примеру в США: - тепло за 1 Гкал при 1000 о С имеет
стоимость 50 $, при 200 о С цену 25 $ .
Посмотрите расценки на 1 Гкал в РБ.

8.

Из этой формулы также следует, что Эксергия
выражается тех же единицах, что и количество энергии.
Общая
эксергия
входных
потоков
любого
установившегося процесса всегда превышает общую
эксергию выходных потоков.
Эта разница является мерой термодинамической
необратимости
процессов
(термодинамическую
необратимость мы рассматривали при изучении
движущей силы процесса), а ее количественное
определение в процессе эксергетического анализа
позволяет установить, где теряется качество энергии и,
как следствие, где существуют возможности для
энергосбережения.