Составление и анализ уравнений эксергетического баланса.

Эксергетический баланс любой системы описывается в общем виде уравнением:

                                  ΣЕ΄ ≥ (ΣЕ΄´ + ΔЕ)

или

                                  D = ΣЕ΄ - (ΣЕ΄´ + ΔЕ)

Знак равенства относится к случаю, когда все процессы, как в самой системе, так и при её взаимодействии со средой и находящимися в ней объектами обратимы (D = 0); неравенство (D > 0) относится к реальным необратимым процессам.

Величины ΣЕ΄, ΣЕ΄´, ΔЕ могут включать все виды эксергии: вещества в объёме, в потоке, концентрационной, теплового потока,   и др.). Составляющие величины ΣЕ большей частью представляют собой Е, Eq, Ек, Е0  и работу L, а величина ΔЕ – эксергию Еv.

В стационарной системе величина ΔЕ = 0. В закрытых системах, где обмен с веществом через границы системы отсутствует, равны нулю эксергии потока вещества Е и нулевая эксергия Е0.

Рассмотрим некоторые общие свойства эксергетического баланса системы применительно к двум случаям – анализу существующих систем и анализу создаваемых систем.

Анализ существующих систем во всех случаях сводится к тому, что рассматриваемая система (или её часть) мысленно отделяется посредством некоторой замкнутой контрольной поверхности от других объектов и эксергии всех проходящих через эту поверхность потоков вещества и энергии включаются в эксергетический баланс.

Данные, необходимые для вычисления эксергии, получают путем измерений соответствующих параметров.

В зависимости от конкретных задач исследования на основе этого баланса определяют абсолютные или относительные термодинамические или термоэкономические характеристики системы (или её части).

Анализ создаваемых систем ведётся тем же способом, но исходные данные для определения величин эксергии находят расчётным путём.

Если в системе или каком-либо её элементе эксергетическое неравенство нарушено, то это означает  либо ошибку в измерениях или расчётах, либо, при проектировании систем, указывает на невозможность её осуществления на практике. Всякое устройство, в котором выходящая эксергия больше входящей, представляло бы собой вечный двигатель второго рода (РРМ-II).

Действительно, в этом случае “лишняя” эксергия могла бы использоваться в двигателе, а “остаток” мог быть снова возвращён в систему. При тщательном последующем анализе ошибка,  приводящая к D < 0, всегда может быть обнаружена.

Однако соблюдение эксергетического баланса ещё не доказывает возможности реализации системы, т.к. это условие  является необходимым, но недостаточным.

Другими словами, вечный двигатель первого рода (РРМ-I) – устройство, создающее энергию “из ничего”;  вечный двигатель второго рода (РРМ-II) – устройство, создающее эксергию из того же “материала”.