Анализ и термодинамическая оптимизация технических систем.

На основе результатов термодинамического анализа отдельных процессов ведется следующий шаг – анализ термодинамической системы в целом.

Он может проводиться для следующих целей:

Первая цель состоит в том, чтобы  получить “разрез”, рентгеновский снимок, технической системы с точки зрения анализа происходящих в ней энергетических превращений. Полученная при этом информация в виде распределения и характеристики потерь, значения КПД отдельных частей и системы в целом, относительного веса каждой части, характеристики связи между ними, взаимодействия системы со средой и т. д., может служить основой для дальнейшей работы по усовершенствованию системы и сопоставлению ее с другими системами, предназначенными для тех же или аналогичных целей.

Вторая цель заключается в оптимизации тех или иных параметров для того, чтобы получить наибольшую возможную термодинамическую эффективность системы, т. е. максимальный эксергетический КПД.

Такая термодинамическая оптимизация, основанная на варьировании исходных параметров, в ряде случаев может дать существенный практический эффект.

Вместе с тем необходимо учитывать, что, в конечном счете, для практики решающей является оценка, получаемая при экономической оптимизации.

Результаты термодинамической и экономической оптимизации в общем случае не совпадают.

Система, весьма эффективная термодинамически, может оказаться экономически далекой от оптимума. Это объясняется сложным характером зависимости между экономическими и термодинамическими величинами.

Однако простые системы или сравнительно независимые элементы сложных систем характеризуются более простыми зависимостями между экономическими и термодинамическими показателями, при которых в определенном интервале параметров повышение КПД вызывает одновременно улучшение и экономических показателей.

Непременным условием, определяющем возможность существования таких простых связей, является относительная стабильность постоянных затрат при существенном изменении энергетических затрат.

Такая картина будет наблюдаться и тогда, когда постоянные затраты имеют вообще относительно малое значение и их изменение при оптимизации не сказывается на характере зависимости между КПД  и общими затратами на единицу продукта.

Примерами сравнительно простых систем, удовлетворяющих этим условиям, могут служить холодильные и теплонасосные установки, компрессорные или детандерные машины.

 Задачи полного термодинамического анализа систем и их оптимизации требуют в каждом случае специального рассмотрения и очень сложны в выполнении.

Поэтому мы рассмотрим только некоторые примеры эксергетического анализа технических систем.