Эксергетический анализ

В качестве примера произведем эксергетический анализ теплообмена для котлоагрегата в котором сжигается топливо с низшей теплотой сгорания Q_н=32000 кдж/кг и вырабатывается перегретый пар с температурой 500 градусов.

Не касаясь пока вопроса о потерях энергии в процессе горения предложим, что температура продуктов сгорания в топке составляет 1900 градусов. Температуру окружающей среды примем 20 градусов и составим эксергетический баланс процесса теплообмена применительно к 1 кг сжигаемого топлива.

С точки зрения баланса энергии современный котлоагрегат представляет собой весьма совершенное устройство и его энергетический КПД достигает 90-95%, т.е тепловые потери его совсем незначительны. Иная картина получается с точки зрения баланса эксергии.

Эксергия тепла продкутов сгорания в топке составляет

Таким образом, потеря эксергии на 1 кг сожженного топлива

Очевидно, что эксергетический КПД процесса теплообмена в котле составляет

Т.е с точки зрения второго закона термодинамики данный котел нельзя считать весьма совершенным устройством.

Химическая энергия топлива имеет боле высокое качество по сравнению с тепловой энергией в том смысле, что принципиально она полностью может быть превращена и в механическую и в электрическую энергию. В настоящее время уже проводят небезуспешные опыты по прямому преобразованию химической энергии в электрическую. В связи с этим в качестве исходной величины при составлении эксергетического баланса котла можно принять эксергию топлива

С другой стороны, естественно учесть и потери эксергии, возникающие из-за того, что котел имеет тепловые потери, оцениваемые его энергетическим КПД. Принимая

Получаем, что на 1 кг сожженного топлива эксергия выработанного пара составляет:

При таких условиях эксергетический КПД котла составляет:

Приведенные здесь соображения положены в основу новых методов анализа работы тепловых устройств - энтропийного и эксергетического, которые находят все большее применение в теплотехнической практике.