Термодинамическая эффективность ТОА

В настоящее время для анализа термодинамической эффективности тепловых ап­паратов наиболее широко используется эксергетический метод, который базирует­ся на понятии максимальной работоспособности (3,4).

Под максимальной работоспособностью понимают полезную работу произведен­ную изолированной системой в результате протекания обратимых процессов при пе­реходе из неравновесного состояния (с параметрами Р,Т) в равновесное с пара­метрами среды (Ро,То).

Величину удельной работоспособности потока называют его эксергией и опре­деляют по Формуле

(6.1)

где i, кДж/кг – энтальпия рабочего тела с параметрами Р,Т

, кДж/кг – энтальпия рабочего тела с параметрами Р_о, Т_о

Т_о, К - температура среды

S, кДж/кг – энтропия рабочего тела с параметрами Р,Т

S_о, кДж/кг – энтропия рабочего тела с параметрами Р_о,Т_о

Из определения эксергии (6.1) следует, что величина эксергии потока одноз­начно определяется значением параметров состояния потока (Р и Т) и параметров состояния среды (Ро и То). Следовательно эксергию потока можно рассматривать как своеобразную функцию состояния неравновесной системы состоящей из среды и из источника работы в виде потока.

Если эксергия потока на входе в аппарат равна е₁, а на-выходе из аппарата е₂,то разность величин (е₁-е₂)расходуется на совершение полезной работы l _полезни на потери, обусловленные необратимостью.

Если бы процессы в этом аппарате были обратимы, то потеря работоспособнос­ти отсутствовала бы (ΔL=0) и в этом случае поток совершил бы максимальную по­лезную работу.

(6.2)

В этом и состоит основная идея эксергетического метода: рабочее тело вхо­дит в аппарат с эксергией е₁ и, совершив полезную работу l _полезн,выходит из аппарата с эксергией е₂ при этом потеря работоспособности вследствие необратимости процессов внутри аппарата определяется по уравнению

(6.3)

Важно подчеркнуть, что эксергетический метод позволяет судить о степени обратимости процессов внутри аппарата и по внешней характеристике - разности эксергий на входе аппарата и на выходе из него.

Для количественной оценки степени термодинамического совершенства того или иного аппарата используется понятие так называемого, КПД, определяемого как

(6.4)

Если процессы в аппарате обратимы, то и с учетом (6.2) лишено смысла. Для таких аппаратов логично определять эксергетический КПД следующим образом:

(6.5)

Эта величина является мерой необратимости процессов, протекающих внутри аппарата; если бы эти процессы были бы обратимы, то

=