Студопедия — Эксергия потока вещества.
Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Эксергия потока вещества.






Пусть дан поток какого-либо рабочего тела с удельными параметрами торможения p, T, h, s. Эксергия потока вещества – это та максимальная работа, которую может произвести этот поток, придя в состояние равновесия с окружающей средой, параметры которой pо.с., Tо.с., hо.с., sо.с.. При этом важно не забывать, что этот переход обязательно должен быть осуществлен обратимым о бразом. Если все процессы приведения параметров потока к параметрам окружающей среды проходят обратимо, то полученная работа не зависит от выбранного пути процессов. На рис. 21 в T,s – координатах показаны возможные пути обратимого изменения параметров потока газов, который из начального состояния 1 (p, T, h, s) переходит в состояние равновесия с окружающей средой 3 (pо.с., Tо.с., hо.с., sо.с.).

 

 

Рис. 21.

 

Переход из 1 в 3 может быть осуществлен так:

 

а) изоэнтропное расширение потока от р до рО.С. (s = const) (1 – 2) и изобарный процесс отвода тепла от потока (2 – 3);

б) изобарный процесс отвода тепла от потока с понижением его температуры от Т до ТО.С. (1 – 4) и изотермическое расширение потока от р до рО.С. (4 – 3);

в) изотермическое расширение потока от р до рО.С. при Т= const (1 – 5) и изобарный отвод тепла от потока (5 – 3), с понижением температуры от Т до ТО.С..

Рассмотрим первый случай. Удельная эксергия потока в этом случае может быть представлена как сумма работ потока на соответствующих участках:

 

ex = l1-2 + l2-3

 

Работа изоэнтропного расширения газа:

 

l1-2 = h1 – h2

 

Работа, полученная за счет тепла изобарного процесса, не равна этому теплу, поэтому может быть представлена через коэффициент работоспособности тепла (9). Для удельных величин в дифференциальной форме:

 

,

 

тогда работа газа:

 

 

Т. к. (p = const), a , то:

 

 

Тогда:

 

Сокращая h2 и учитывая, что h3 = hо.с., s3 = sо.с., s = s1 = s2, получим для суммарной работы (а значит и для эксергии):

 

(11)

 

Уравнение (11) совпадает с уравнением для эксергии потока, получаемым в курсе термодинамики, что лишний раз подтверждает правильность выбранного подхода. Стоит заметить, что последний член уравнения (11) –То.с.(s-sо.с.) имеет геометрический смысл в виде площади прямоугольника под изотермой То.с. на T,s – диаграмме (заштрихован на рис. 21). Несложный анализ этого уравнения показывает, что если температура потока остается неизменной, но меняется его давление, то это приводит к изменению величины последнего члена уравнения (11), а значит и эксергии в целом. В самом деле, если давление потока увеличивается (при Т= const), то точка 1 смещается влево и, например, в положении 1// > р) площадь прямоугольника, а значит и последнего члена уравнения (11), уменьшается. Следовательно, эксергия потока увеличивается. При s/ = sо.с. (участок (2 – 3) стягивается в точку) ex = h – hо.с.. Снижение давления потока (при Т= const) приводит к росту энтропии потока. Точка 1 смещается вправо, площадь прямоугольника и величина То.с.(s - sо.с.) увеличивается, а эксергия – уменьшается (например, для точки 1// (p//,s//)). При некотором значении энтропии потока (точка 5) его давление становится равным давлению окружающей среды р = ро.с. (участок (1 – 2) стягивается в точку). Эксергия при этом еще остается положительной, т. к. h > hо.с. (поскольку Т > То.с.), но говорить, что работу в этом случае может совершить поток рабочего тела уже едва ли уместно, т. к. последний, в сущности, отсутствует (р = ро.с.). Работа может совершаться за счет тепла, отводимого от рабочего тела (можно говорить об эксергии тепла). Формально, при дальнейшем увеличении энтропии потока, удельная эксергия может стать равной нулю или даже отрицательной, например, в точке 1/// (p///, s///). Но, как уже отмечалось, в этих случаях говорить о потоке рабочего тела, приходящего в состояние равновесия с окружающей средой, не приходится (особенно в случае ex < 0)*.

 

 

 

* Случай ex = 0 тоже не может быть реализован на практике для реальных газов или пара в обозримом диапазоне температур потока (например, до 1500ºС), т. к. то, что ex = 0 означает, что h – hо.с. = То.с.(s – sо.с.). Подставляя реальные значения h и s, взятые из термодинамических таблиц для какого-либо газа или водяного пара, легко убедиться, что всегда h–hо.с. > То.с.(s–sо.с.).

 







Дата добавления: 2015-10-18; просмотров: 779. Нарушение авторских прав; Мы поможем в написании вашей работы!



Картограммы и картодиаграммы Картограммы и картодиаграммы применяются для изображения географической характеристики изучаемых явлений...

Практические расчеты на срез и смятие При изучении темы обратите внимание на основные расчетные предпосылки и условности расчета...

Функция спроса населения на данный товар Функция спроса населения на данный товар: Qd=7-Р. Функция предложения: Qs= -5+2Р,где...

Аальтернативная стоимость. Кривая производственных возможностей В экономике Буридании есть 100 ед. труда с производительностью 4 м ткани или 2 кг мяса...

Примеры задач для самостоятельного решения. 1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P   1.Спрос и предложение на обеды в студенческой столовой описываются уравнениями: QD = 2400 – 100P; QS = 1000 + 250P...

Дизартрии у детей Выделение клинических форм дизартрии у детей является в большой степени условным, так как у них крайне редко бывают локальные поражения мозга, с которыми связаны четко определенные синдромы двигательных нарушений...

Педагогическая структура процесса социализации Характеризуя социализацию как педагогический процессе, следует рассмотреть ее основные компоненты: цель, содержание, средства, функции субъекта и объекта...

Этапы и алгоритм решения педагогической задачи Технология решения педагогической задачи, так же как и любая другая педагогическая технология должна соответствовать критериям концептуальности, системности, эффективности и воспроизводимости...

Понятие и структура педагогической техники Педагогическая техника представляет собой важнейший инструмент педагогической технологии, поскольку обеспечивает учителю и воспитателю возможность добиться гармонии между содержанием профессиональной деятельности и ее внешним проявлением...

Репродуктивное здоровье, как составляющая часть здоровья человека и общества   Репродуктивное здоровье – это состояние полного физического, умственного и социального благополучия при отсутствии заболеваний репродуктивной системы на всех этапах жизни человека...

Studopedia.info - Студопедия - 2014-2024 год . (0.011 сек.) русская версия | украинская версия