Эксергия теплоты

Эксергией теплоты, переданной от горячего источника тепла с температурой T к рабочему телу, называется максимальная работа, которая может быть получена за счет этой теплоты при условии, что холодным источником является окружающая среда с температурой T _оc.

Максимальную работу (рис. 3.7) можно получить, если осуществить цикл Карно (1-2-3-4) в данном интервале температур T - T _оc.

Теплота, воспринятая рабочим телом от горячего источника, равна

.

Эксергия теплоты вычисляется следующим
образом:

,

,

(3.12)

где – анергия, непревратимая в работу часть теплоты.

Термический КПД цикла Карно равен

,

откуда

.

(3.13)

Таким образом, эксергия теплоты, полученной от источника теплоты
с постоянной температурой T, может быть рассчитана по формулам (3.12)
и (3.13).

В том случае, когда источник теплоты имеет переменную температуру (см. рис. 3.8) (например, горение топлива происходит при постоянном давлении с увеличением T), применимы формулы (3.12) и (3.14):

, (3.14)

где – средняя термодинамическая температура подвода теплоты в процессе 1-2.

При передаче теплоты от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой (внешний необратимый процесс) эксергия теплоты уменьшается.

Пусть (рис. 3.9) теплота q передается от тела с температурой T ₁к телу с температурой T ₂. Переданная теплота характеризуется одинаковыми площадями в T - s- диаграмме:

q = Площ.1-2-3-4 = Площ.1-5-6-7.

Эксергия теплоты уменьшилась

(Площ. m- 5-6-9 < Площ .m- 2-3-8)

на величину потерянной эксергии (Площ.4-8-9-7).

Таким образом, потеря эксергии составляет

,

(3.15)

где Ds_H – увеличение энтропии от необратимости процесса теплообмена.

Уравнение (3.15), которое называют уравнением Гюи – Стодолы, имеет важное значение, т. к. характеризует потерю эксергии любых необратимых процессов.

Дата добавления: 2014-01-13