Бакластов А.М. Проектирование, монтаж и эксплуатация теплоиспользующих установок. Страница 38
Если масштабы на обоих осях различны, то графическое построение нужно выполнять с учетом различия масштабов.
1-10. ЭКСЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОЦЕНКИ ТЕПЛООБМЕННИКОВ
В последние годы при термодинамическом анализе энерготехнологических процессов изучают не просто потери тепла, а потери энергии, пригодной для превращения в другой вид энергии независимо от параметров окружающей среды. Мера пригодной энергии системы при обратимом взаимодействии с окружающей средой называется эксергией системы. Эксергия системы в данном состоянии измеряется количеством механической или другой полностью организованной энергии, которое может быть получено от данной системы в результате ее обратимого перехода из данного состояния в состояние равновесия с окружающей средой.
Эксергия системы, находящейся в состоянии равновесия с окружающей средой постоянных параметров, остается неизменной при обратимом проведении всех процессов, протекающих как внутри системы, так и при взаимодействии ее со средой, и уменьшается, если любое из этих взаимодействий проходит необратимо. В некотором смысле эксергия аналогична энтропии, возрастание которой, как и уменьшение эксергии, также отражает потери от необратимости. Однако уменьшение эксергии сразу показывает величину потери пригодной энергии и позволяет сопоставлять величину потери с имеющимся количеством этой энергии, т. е. получить как абсолютную, так и относительную величину потери.
Эксергию E системы или потока определяют из уравнения
в котором энтальпия i и энтропия s относятся к параметрам состояния системы или потока; индекс 0 обозначает состояние системы или потока в равновесии с окружающей средой (при 20° С или другой, близкой к ней температуре).
Для передачи определенного количества тепла в теплообменнике необходима конечная разность температур между теплым и холодным теплоносителями. Вследствие этого процесс теплопередачи характеризуется определенной необратимостью: по отношению к исходному состоянию переданное тепло обесценивается. В обычных термодинамических расчетах это обстоятельство не отражается. Для оценки теплообменника существенное значение имеет интервал температур (выше или ниже окружающей среды T0), в котором он работает. При температуре выше температуры окружающей среды T0 эффект процесса теплообмена заключается в нагреве среды; при температуре ниже T0 — в охлаждении среды, так как охлаждение тела с температурой выше T0 и нагревание тела с температурой ниже T0 происходит самопроизвольно, без затраты энергии. Это принципиальное положение также не находит отражения в обычных определениях эффективности аппарата. Теплообменник, работающий с меньшей разностью между температурами теплой и холодной сред, работает с большим к.п.д., т. е. затрата на получение определенного полезного эффекта тем меньше, чем меньше необратимость. Вместе с тем с уменьшением разности температур увеличивается поверхность, необходимая для передачи определенного количества тепла, а вместе с ней и стоимость аппарата. Таким образом, минимум суммарных затрат определяется разностью температур, оптимальной с технико-экономической точки зрения. Такая оптимизация в расчете теплообменника возможна только при использовании в соотношениях затрат понятия эксергии [Л. 12].
