2015-01-21
1575
Течение газа в соплах при наличии трения приводит к возрастанию энтропии рабочего тела и к уменьшению фактической работы в процессе, т.е. реальный адиабатический процесс не является изоэнтропийным процессом.
Потеря работы, вызванная необратимостью процесса, определяется с помощью «h-s» диаграммы, если начальное и конечное состояния являются равновесными и могут быть изображены на диаграмме состояний. Тогда можно графически определить эксергию рабочего тела для реальных процессов с помощью «h-s» диаграммы.
Эксергия рабочего тела 
может быть представлена в виде:
.
При Э 0=0 получим графическое изображение эксергии рабочего тела, которое справедливо для фиксированных параметров конечного состояния Т 0 и р 0, в виде, представленном на следующем рисунке:
где прямая Э 0=0 – касательная к изобаре р 0=const в т. «0»; 
; 
; 1 – начальное (исходное) состояние рабочего тела; 0 – конечное состояние рабочего тела (состояние окружающей среды); отрезок 
- эксергия рабочего тела в проточной ТС; отрезок 
; отрезок 
; точка с – отражает состояние окружающей среды.
Рассмотрим процесс адиабатного расширения рабочего тела от давления р 1 до давления р 2, представленный на следующем графике:
где 
; 
; отрезок - эксергия рабочего тела входящего в ТС; отрезок 
- эксергия уходящего рабочего тела из ТС; «1-2’» - обратимый адиабатный процесс, являющийся также изоэнтропийным процессом, располагаемая работа которого равна:
.
Наличие трения приводит к возрастанию энтропии рабочего тела на величину 
и реальный процесс «1-2» имеет располагаемую работу, равную:
, где 
- длина отрезка на «h-s» диаграмме. Таким образом, рост энтропии в процессе «1-2» сопровождается эксергетическими потерями 
(закон Гюи-Стодолы).
Из треугольника 2ab эти потери определяются отрезком 
.
Изменение эксергии между начальным и конечным состояниями рабочего тела характеризуются длиной отрезка 
, т.е.
.
При определении эксергетического кпд - 
для процесса адиабатного расширения газа в сопле за полезную эксергию принимают фактическую располагаемую работу процесса «1-2» (l 01-2), а в качестве затраты эксергии в процессе «1-2» принимают разность эксергий (Э1-Э2), так как эксергия уходящего рабочего тела обычно используется в последующих узлах теплосиловой установки:
.
