Нужна помощь в написании работы?

Диаграмма потоков эксергии является полезным инструментом термодинамического анализа. Впервые диаграмма была введена в практику П. Грассманом и в дальнейшем усовершенствована  Я.Шаргутом и Г.Баером.

 Так же как в широко распространённой  диаграмме потоков энергии,  в диаграмме потоков эксергии каждый поток изображается полосой, но в отличие от энергетической диаграммы в эксергетической диаграмме ширина каждой полосы пропорциональна его величине.

Основное отличие диаграммы – потоки эксергии могут уменьшаться или вообще исчезать в результате потерь, а потоки энергии сохраняют своё постоянное значение.

Рассмотрим особенности этих диаграмм на примере компрессионной одноступенчатой теплонасосной установки.

Рис.7.1. Принципиальная схема компрессионной одноступенчатой теплонасосной установки

Рабочее тело (например, фреон) испаряется при низком давлении из-за тепла Q΄, отбираемого от окружающей среды. Пары поступают в компрессор, где их температура при сжатие повышается; пар охлаждается и конденсируется, причем выделяется некоторое количество тепла Q΄΄ > Q΄ при повышенной температуре; этот тепловой поток используется для целей нагрева. Сконденсированное рабочее тело после дросселирования и связанного с ним понижения температуры возвращается через РВ в испаритель.

                       

Внимание!
Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Рис.7.2.Энергетическая диаграмма теплонасосной установки

Потоки энергии в установке связаны как с внешним энергетическим обменом, так и с циркуляцией рабочего тела в цикле. К первым относятся: поток подводимой электрической энергии N, часть которой теряется в двигателе и приводе; тепловой поток Q, поступающий в испаритель из окружающей среды; тепловой поток Q΄΄, отдаваемый потребителю при повышенной температуре Т΄΄. Эти величины связаны уравнением энергетического баланса установки:

Q΄ + N = Qд + Q΄΄

Поток энергии, измеряемый энтальпией рабочего тела Iрт, постоянно циркулирует с ним в цикле. В каждом узле схемы суммарная ширина полос на выходе равна ширине полос на входе.

Эксергетическая диаграмма выглядит иначе. Здесь видны все потери, возникающие в результате необратимых процессов в каждом узле установки. Величина каждой потери соответствует уменьшению ширины полосы эксергии и условно изображается заштрихованным наклонно треугольником. 

Dд – потеря в двигателе;

Dк – в компрессоре (больше, чем в двигателе).

Рис.7.3.Эксергетическая диаграмма  теплонасосной установки

Здесь эксергия, подведенная в виде работы привода (за вычетом Dд) и с поступающим из испарителя рабочим телом, преобразуется в эксергию сжатого рабочего тела. Большая часть этой эксергии (Еq΄΄)отдаётся потребителю в виде теплового потока повышенной температуры (за вычетом внешней потери De, связанной с теплопередачей при конечной разности температур между рабочим телом и внешним приемником тепла). При дросселировании рабочего тела также возникает потеря от необратимости Dдр, несколько уменьшающая эксергию потока рабочего тела.

В испарителе подводится тепловой поток Q΄, эксергия которого Еq΄ близка к нулю, поскольку теплопередача происходит при температуре близкой к Т0 (τе ≈ 0). Поэтому эксергия рабочего тела в испарителе почти не увеличивается.

В рассматриваемом примере все потери за исключением одной (De в конденсаторе) являются внутренними. Величина δi геометрически интерпретируется на диаграмме как отношение ширины одной из штриховых полос к ширине суммарной полосы.

Таким образом, диаграмма потоков эксергии (диаграмма Грассмана) наглядно показывает величины потерь эксергии в системе и их распределение между элементами процесса.

                                     

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Узнать стоимость
Поделись с друзьями