Вправа
Вправа описує частку загальної енергії системи або матеріального потоку, які можуть виконувати роботу, коли вона приведена в термодинамічну (теплову, механічну та хімічну) рівновагу зі своїм середовищем. Вправа базується на потенціалі принаймні між 2 станами, одним із яких, як правило, є стан навколишнього середовища.
На відміну від енергії, ексергія не є збереженою величиною, тобто H. На відміну від енергії, ексергію можна знищити (див. Приклад).
Надалі рекомендовані знання спеціалістів
8 кроків до чистого накипу - і 5 рішень, щоб підтримувати його в чистоті
Яка чутливість моєї шкали?
Посібник із основних методів вимірювання в лабораторії
Зміст
приклад
Якщо поглянути на систему з енергетичної точки зору, можна Вправавтрати виникають, наприклад, через транспортування тепла в навколишнє середовище. Прикладом цього може бути погано ізольована труба гарячої води: втрачена у вигляді тепла енергія більше не може бути використана пізніше для виконання робіт. Однак застосовується принцип збереження енергії: труба та навколишнє середовище мають ту саму кількість енергії, що і до початку тепловіддачі. У цьому відношенні вираз "втрата енергії" може ввести в оману.
Другий закон термодинаміки (ентропія) тепер доповнює перший закон термодинаміки (ключове слово енергія) щодо можливих перетворень енергії. Якщо, наприклад, дві речовини з різною температурою змішують між собою в теплоізольованій (адіабатичній) змішувальній камері, у рівнянні енергетичного балансу неможливо виявити втрат, загальна енергія в системі залишається незмінною. Тим не менше, існують термодинамічні втрати, оскільки цей процес породжує ентропію. До цього система, що містить ці дві речовини, має ексергію, оскільки тепловий двигун може задіяти роботу із вирівнювання температури між речовинами. Згодом це вже неможливо через другий закон, тому ексергія була знищена.
Подальші приклади ексергетичних втрат:
- Транспорт тепла при кінцевій різниці температур
- тертя
- суміші
- хімічна реакція.
застосування
Концепція ексергії забезпечує інструмент, за допомогою якого, з одного боку, можна розрахувати максимально корисну роботу системи або матеріальний потік. З іншого боку, фактичні втрати можна точно розрахувати. Для інженерних проблем може це може допомогти, особливо якщо концепція ексергії пов’язана з економічними змінними - так званими теплоекономічна Методи.
У літературі часто читається зв'язок:
де енергія позначає непридатну частину енергії. Однак до цього взаємозв'язку слід ставитися з обережністю, особливо коли процеси відбуваються нижче температури навколишнього середовища (холодильні машини): нижче температури навколишнього середовища фізична напруга системи зростає із зменшенням температури, оскільки різниця температур до навколишнього середовища може використовуватися для роботи теплового двигуна тощо. Отримайте корисну роботу. Однак внутрішня енергія системи зменшується із зменшенням температури. Тому при відповідному тиску в системі можливо, що фізична напруженість системи нижче температури навколишнього середовища перевищує її (внутрішню) енергію, що тоді означало б, що анергія буде негативною.
розрахунок
Ексергія системи або матеріального потоку складається з фізичної ексергії E PH, хімічної ексергії E CH, кінетичної ексергії E KN та потенційної ексергії E PT. Останні доданки відповідають кінетичній та потенційній енергії:
Фізична ексергія системи
Фізичний Вправа E PH закритої системи наступним чином:
конкретне значення
Конкретне значення ексергії - це середня ексергія на одиницю маси.
абсолютна величина
Абсолютне значення ексергії системи є результатом множення конкретного значення на масу системи.
Фізична ексергія матеріального потоку
Для фізичного Вправа потоку матеріалу можна продовжувати наступним чином:
Конкретне значення
Абсолютна цінність
де точка над відповідним розміром вказує на струм, наприклад
Ексергійний транспорт, пов’язаний з транспортом тепла
Ось гранична температура в системі Тj передається теплова потужність.
Транспорт ексергії, пов'язаний з роботою
Цей термін ідентифікує роботу зі зміни обсягу, виконувану системою в середовищі або середовищем у системі
При розрахунку рівнянь для ексергії, є u для питомої маси внутрішньої енергії, H для специфічної маси ентальпії, для масової ентропії, стор для друку, Т для температури, т на час, v для питомої маси обсягу та м для натовпу. Індекс 0 характеризує стан системи або потоку матеріалу при навколишньому тиску та температурі (в тепловій та механічній рівновазі).
Рівняння балансу вправ
Ексергія системи може змінюватися внаслідок переносу ексергійних потоків, пов’язаних з потоками матеріалу та енергії, через межі системи або руйнуванням ексергії в системі. Отже, рівняння балансу ексергії для замкнутої системи є:
а для відкритої системи:
Анігіляція ексергії зумовлена незворотністю в процесі. Зв'язок між руйнуванням ексергії та породженням ентропії є