Величина эксергии теплового потока определяется уравнением:
Обозначим:
- температурная функция (термический КПД прямого цикла Карно между температурами То и Т ), тогда
В частном случае при T= idem и τе= idem
eq= τeq
Величина τe является функцией состояния системы и окружающей среды, так как зависит от T0 и T. В отличие от τe величина q не является параметром состояния. Она не зависит от T0, а только от хода процесса.
Важной функции состояния τe необходимо уделить больше внимания. Как мы увидим дальше, практически ее значение описывает величину eq. Если принять T0 = 20 0С то зависимость приобретает следующий вид:
Рис.3.2. Зависимость τ от Т0
Построим график функции в системе координат T, τe. Это гипербола, пересекающая ось абсцисс в точке T0=293,15 К.
При разных значениях T0 зависимость τe представляет семейство гипербол, каждая из которых будет пересекать ось абсцисс в точке, соответствующей Т0.
Определим область значения функции и ее связь с q.
1. Т → ∞, τe → 1
2. Т → 0, τe → -∞
Таким образом, величина τe может принимать все рациональные числовые значения в интервале от -∞ до 1.
3. Сравнительно небольшая область положительных значений τe соответствует обширной области абсолютных температур от T0 до T→∞. При этом из графика видно, что по мере увеличения T темп роста τe замедляется, ее значение стремится к 1. Из этого следует, что температурный поток при T→∞ может рассматриваться как поток высококачественной эксергии, равносильный работе, т.е. при больших значениях T разница между энергией тепла и работой становится несущественной.
4. Большая зона отрицательных значений τe соответствует относительно небольшому интервалу температур от Tос до T→0. Такая зависимость τe от Т в этой области отражает более высокую эксергетическую ценность теплового потока почти во всей зоне низких температур по сравнению с таким же потоком при высоких температурах.
5. Изменение знака τe при переходе через T0 приводит к соответствующему изменению знака эксергии теплового потока:
- при температуре выше Tос знаки eq и q одинаковы. (τe >0, eq>0, q>0)
Это значит, что направление потока энергии совпадает с направлением теплового потока. Отводя от системы энергию в форме тепла, мы отводим и эксергию.
- при температуре ниже Tос знаки потоков теплоты и эксергии противоположны. Если q<0, то при τe <0 eq >0.
В этих условиях, отводя теплоту от системы, мы подводим к ней эксергию. Чем ниже температура T тела по отношению к окружающей среде, тем большее количество работы будет затрачено на создание теплового потока, направленного от тела с более низкой температурой к окружающей среде или получено работы при использовании теплового потока между телом и окружающей средой.
Таким образом, можно сделать вывод, что величина эксергетической температурной функции может быть использована для оценки качества энергии.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему