разное

Эксергетические диаграммы

Один из подходов в выполнении эксергетического анализа заключается в расчете потоков эксергии с использованием диаграмм состояний рабочих веществ.

Расчет физической эксергии рабочего вещества как в произ­вольных точках (состояниях), так и изменение физической эксергии в процессах могут выполняться с использованием диаграммы состояний h-&. Графическая интерпретация эксергии в этой диаграмме (рис.5.21а) вертикальный отрезок между анализируемой точкой (©) и так называемой линией «окружающей среды». Линия окружающей среды представляет касательную к изобаре окружающей среды р0 в точке с температурой окружающей среды Т0

(5.15а)

V ил J Po=const

Или

Arctg а = Т0. (5.156)

Для облегчения проведения эксергетических расчетов Д. Кинан в 1932 году впервые исследовал свойства функции (h-ToS) и построил диаграмму состояний для водяного пара, ординатой в которой выступила величина удельной физической эксергии. В основе создания диаграммы ePH-h лежала диаграмма h-s (рис.5.216,в), поэтому в диаграмме em-h линии постоянной энтропии всегда выражаются прямыми.

Идея приблизить эксергетическую диаграмму ePH-h к классическим термодинамическим привела к созданию ряда эксергетических диаграмм еРН-Т, ерн-р и ePH-TQs (рис.5.22), впервые описанных В. М.Бродянским в 1968 году. К сожалению, не известно научных публикаций, где бы эти диаграммы нашли широкое применение для расчетов. Распространено лишь их использование для графической иллюстрации влияния необра-тимостей в процессах на изменение величины деструкции эксергии в этих процессах.

Рис.5.22. Эксергетические диаграммы

Использование любых эксергетических диаграмм имеет ряд негативных моментов[16].

Во-первых, чаще всего в понятие эксергии вкладывают описание исключительно физической эксергии потока рабочего вещества в соответствии с расчетами по ур. (2.51). Во-вторых, любую эксергетическая диаграмма строят относительно точки «О» (р0, Та), предложенной автором диаграммы, выбор которой чаще всего не обоснован.

Несмотря на более чем 50-летнюю историю существования эксергетического анализа, все еще дискуссионным вопросом остается выбор значения Т0, например, Г0=288К (15°С) рекомендуется исполь­зовать по стандартам ISO, То=290 К (17°С) является стандартом
эксергетического анализа 1960-70-х годов; 7>25°С (77°F, 298К) - стандарт современной прикладной термодинамики, широко исполь­зуемый в термоэкономическом (эксергоэкономическом) анализе. Для облегчения расчетов встречаются публикации, в которых авторы используют значение 7>=27°С (300К). Для значительного упрощения анализа П. Ле Гоффом (Франция) было высказано предложение искусственно снизить температурный уровень Т0 до уровня мини­мальной температуры в рассматриваемой системе (например, температуры кипения рабочего вещества в испарителе).

Чаще всего абсолютное значение давления окружающей среды принимают равным ра - 1бар (0,1 МПа), однако, иногда для упрощения расчетов это значение может изменяться, что обязательно оговарива­ется отдельно. Например, Я. Шаргутом описаны преимущества ис­пользования в качестве р0 при выполнении эксергетического анализа наинизшего давления в рассматриваемой системе (например, давления кипения рабочего вещества в испарителе холодильной машины).

Единственно объективным методом выбора точки «О» (ра, Т0) для проведения эксергетического анализа холодильных машин и

Тепловых насосов является следующий: Та - Т™, р0= 1бар. Для

Теплофикационной машины температурный уровень Та не участвует при построении термодинамического цикла, в связи с чем может использоваться любое из представленных ранее значений Т0.

Приведенные примеры свидетельствуют о том, что проведе­нию расчетов в любой эксергетической диаграмме состояний рабочего вещества должен предшествовать анализ возможности использования той или иной диаграммы для эксергетических расчетов конкретной холодильной машины (теплового насоса). Графическая иллюстрация процессов (циклов) в эксергетических диаграммах, несомненно, является наглядной, что особенно важно для учебного процесса.