Теплотехника - Чечеткин А.В.
Скачать (прямая ссылка):
?>о.с = тле* + тве* = ГПАЯАЪА + твЧв%в —
= ШАЯА ( 1 - г~^-) + твЦв { 1 - (7.7)
\ 1юА ] \ *тВ}
где qA и дв — плотности тепловых потоков от теплоносителей А и В через тепловую изоляцию в окружающую среду или наоборот (когда температуры теплоносителей меньше температуры окружающей среды Т0)', ТтА и Ттв — среднеинтегральные температуры внешней тепловой изоляции теплоносителей А я В соответственно. Из формулы (7.7) следует, что когда Тт-*Т0, то Г)о.с->0.
Потери эксергии в реакторе от протекания в нем химической реакции ?хр можно подсчитать, исходя из формулы (1.207). Рассмотрим экзотермическую реакцию, протекающую при постоянных температуре и давлении. Теплота реакции передается какому-либо телу, которое находится при той же температуре. Тогда изменение энтропии в химическом реакторе составит
Ахх,р = Дя 4- Дзт,
где Дя и Дзт — изменение энтропии системы, в которой протекает реакция, и другого тела соответственно.
Если работа, обусловленная изменением объема системы при постоянном давлении, совершается только в результате реакции, то теплота, передаваемая другому телу, будет равна уменьшению энтальпии этой системы, т.е. (-АН) и поэтому указанное выше уравнение может быть записано так:
Д5х.р = - Д5 + {АН/Т) = (- ТДз + ДЯ)/Т= Аг/Т (7.8)
и потери на необратимость, так называемые эксергетические потери
В,.р = Т0Аз^=Т0Аг/Т. (7.9)
Следовательно, энтропия, созданная в химической реакции, происходящей при постоянных температуре и давлении, равна изменению изобарно-изотермического потенциала, деленному на температуру, при которой происходит реакция, а эксергетическая потеря этого процесса — произведению энтропии на температуру окружающей среды.
12 А. В. Нечеткий, Н. А. Занемонец
313
Потери э к с е р г и и в тепловых машинах, компрессорах и насосах находятся непосредственно из эксергетического баланса, составленного для данной машины. Этот вопрос подробно рассмотрен в § 7.7.
§ 7.4. ЭКСЕРГЕТИЧЕСКАЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И МОЩНОСТЬ
То обстоятельство, что эксергия делает возможным оценивать доли потоков всех видов энергии, входящих в энергетический баланс любой ЭХТС, позволяет получить ее обобщенные характеристики. Такими обобщенными характеристиками являются эксергетическая производительность и мощность ЭХТС. Алгебраическую сумму всех видов эксергии ??эф, которая определяет эффект, даваемый ЭХТС, называют эксергетической производительностью ЭХТС. Величину ?Е3ф, отнесенную к времени т, называют эксергетической мощностью ЭХТС:
Мп = 1&=?и (7.Ю)
Рассмотрим конкретные выражения эксергетической мощности для энергетических установок, встречающихся в химической технологии.
Как известно, ТЭЦ предназначена для одновременной выработки электроэнергии и теплоты. Следовательно, эксергетическая мощность ТЭЦ определится формулой
Мех = #эл + X (>"п \ЦтЛ - '"к/^к,), (7.11)
где Мэл - электрическая мощность ТЭЦ нетто; шп,- и — количество пара, отбиваемого на теплоснабжение, и его эксергия соответственно; тк,- и е<1К1 — количество возвращаемого на ТЭЦ конденсата и его эксергия соответственно.
Компрессор предназначен для повышения давления газа (пара), и, следовательно, производительность его должна оцениваться по возрастанию эксергии Де газа (пара) в процессе сжатия. Поэтому эксергетическая мощность компрессора
]Уех = 2">(Д<?ь (7.12)
если теплота сжатия полезно не используется и
А?я = ? т' Де< + тъ Деь (7-13)
если эта теплота используется в технологических целях.
В этих формулах: УЩ - количество сжимаемого газа (пара); Аеь - увеличение эксергии охлаждающей среды (пара, воздуха, газа) в холодильниках; ть — расход охлаждающей среды.
Эксергетическая мощность комбинированной установки для получения теплоты и холода, состоящей из теплового насоса и холодильной установки, очевидно, будет равна
^ = ?^ + 1^, (7.14)
где ??«1 и ? — сумма эксергетических мощностей горячих и холодных потоков.
Так как обычно потоки теплоты и холода передаются потребителю через теплоносители и хладагенты, идущие через теплообменники при постоянном давлении, то и "?Едх1 могут быть выражены через изменения эксергии
потоков теплоносителей и хладагентов, т. е.
314
Мел- = ?Дс*.- + ? '"м- д^'м- (7.15)
где Дс< и ни — изменение эксергии потока теплоносителя и его расход соответственно; АеК( и »к, - изменение эксергии потока хладагента и его расход соответственно.
Эксергетическая мощность позволяет определить эксергетический
к. п. д. ЭХТС и используется в качестве одного из критериев оптимизации
эхтс.
§ 7.5. СВЯЗЬ МЕЖДУ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИМИ И ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИМИ
ХАРАКТЕРИСТИКАМИ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Теплосиловая установка может быть охарактеризована следующими к. п. д.: энергетическим г), = LJQX и эксергетичесгсим х\ех = — Ец,/Еш = Л„(,/Л ,:,г. Полезный эффект теплосиловой установки выражается электрической или механической работой L и, следовательно, Ах\> = L. Затраты определяются эксергией ТеПЛОТЫ A jar — Еглг — Eq — О і тс. Следовательно,
Л,* = Ш,хе), (7.16)
С учетом формулы (7.16) можно написать, что энергетический к. п. д. теплосиловой установки
