Нужна помощь в написании работы?

Определение КПД  основано на уравнениях:

                                      и .

Независимо от вида системы и характеристики происходящего в ней процесса, величина АЭ и АЗ качественно однородны.

Величина АЭ – приведенная производительность

АЭ = ΣEэ- включает все потоки эксергии, которые определяют полученный эффект,

AЗ = ΣЕз – определяет  затраты.

                                  

Для идеального процесса (ΣD = 0)

Если вся подведенная эксергия расходуется или теряется ΣЕ′ = ΣD;

Для реальных технических систем:

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.

Чем выше , тем техническая система более совершенна.

Рассмотрим определение  для тех же систем.

Теплосиловая установка

Полезный эффект ТСУ – АЭ = L

Затраты                     АЗ = E′q =

КПД                          

Из уравнения эксергетического баланса ТСУ

E′q = L + D, откуда L = E′q – D

Подставив выражение для L в формулу

, получили < 1

Величина  показывает, какая часть введенной с тепловым потоком Q′ эксергии тепла перешла в работу L.

Сравним величину  с термическим КПД . Определив из выражения для  величину L=  и подставив его в выражение для , получим

          Таким образом, термический КПД  представляет собой функцию двух переменных – эксерегтического КПД, отражающего степень термодинамического совершенства, и эксерегтической температуры.

Так как <1, а  , значения  всегда меньше единицы даже  для  идеальной машины.

Значит, характеризует эффективность работы системы косвенно.

Холодильная установка

Аэ = Е′q – приведенная холодопроизводительность;

Аз =  L – подведенная эксергия (работа).

                                   

 Тепловой поток  Q", отведённый при    T0  в окружающую среду, в баланс не входит, поэтому    L=E′q+D

Таким образом,       <1

Связь между  и холодильным коэффициентом  представляется в виде

;

Для ХМ  ≤ 1,     а       0  <  τе < - ∞, поэтому холодильный    коэффициент  может быть как больше, так и меньше  единицы. Он не связан непосредственно с совершенством установки и может быть большим у менее термодинамически совершенной системы.      Эксергетический  КПД  характеризует совершенство однозначно, независимо от температурных условий.

Теплонасосная установка

Аэ = Е"q=Q" -  отводимый тепловой поток;

Аз = L – подведённая эксергия.

                                         

Для ТН  при  T>T0,  Q′ = 0 в баланс не входит, поэтому L=E"q+D.

Таким образом, <1.

        Связь между тепловым коэффициентом  μ ,  ζ  и  можно установить сопоставлением  формул для η = μ  и  ηе:

для механического привода

                                                  ;

для теплового привода            ζ = ηе τе′  / τе′′.

         Для разомкнутых процессов подсчет эксергетического КПД производится так же,  как и для рассмотренных циклов.

         Определение КПД процесса теплообмена  по первому началу термодинамики приводит к  значению  >1 при T < T0. Это противоречие устраняется при оценке эффективности эксергетическим КПД:

Аэ = Q"τ" – полезный эффект;

Аз = Q′τ′  -  затраты.

                                                 

Для изобарного процесса Q τе = ΔE,  следовательно,

                                                

     Теплообмен с окружающей средой при любом соотношении T и T0 приводит к уменьшению . Поэтому  всегда меньше 1.

      При термодинамическом анализе и оптимизации существенное значение имеет связь общих показателей системы с характеристиками её отдельных элементов. В общем виде, если обозначить некоторую эксергетическую характеристику, связанную с эффективностью системы в целом через Xe, через хеi   такую же характеристику i – го элемента системы, то величина

                               zi  = ∂ Xe /∂ хеi 

будет показывать влияние изменений в отдельном элементе на характеристику системы в целом.

           Коэффициент  zi характеризует внутренние связи системы и определяется её структурой.

     Для более простых систем КПД могут быть получены на основе аналитических зависимостей.

     На практике достаточно часто встречаются  системы с  последовательно расположенными участками, процесс в  которых протекает без отвода и подвода эксергии извне к отдельным элементам и без циркуляции её между элементами. В этом случае эксергия на выходе из i-ого элемента E”i  всегда равна эксергии на входе в (i+1)-ый элемент E’(i+1). Поэтому

                                       

В системах без промежуточных подводов и отводов эксергиии эксергетический КПД системы равен произведению КПД всех входящих в него коэффициентов.

                                            

Поделись с друзьями