Основи ексергетичного методу аналізу енергосистем
Для енергетичної оцінки технічних систем найбільш доцільно звертатися до методу ексергетичного аналізу. Ексергія представляє собою кількість роботи, яка може бути отримана зовнішнім при
ймачем енергії при оборотній взаємодії системи або потоку енергії з навколишнім середовищем до встановлення повної рівноваги [439].
По визначенню робота служить мірою енергії. Проте, робота не обов’язково є необхідним кінцевим результатом, тобто метою дії аналізованої системи або потоку ексергії. Кінцевим результатом дії аналізованої системи крім роботи можуть бути перетворення теплоти, холоду, одержання потрібних параметрів і т. д. У реальному процесі робота менше зменшення ексергії (у межі робота може до — рівнюватися нулю), тому що частина ексергії не перетворюється в роботу, а зникає (внаслідок діссипації енергії).
Між енергетичним і ексергетичним балансами є принципова різниця. Енергетичний баланс системи не відображає втрати від необоротності процесів в аналізованій системі. Ці втрати визначають ексергетичним аналізом. При енергетичному аналізі "втрата енергії" означає не втрату енергії взагалі (енергія зникати не може), а втрату її для даної системи. Мова йде про неможливість або неефективність використання енергії через її стан або параметри. В ексе — ргетичному аналізі є зникнення ексергії, тобто її знищення, пов’язане з діссипацієй енергії. Ексергія підкоряється закону збереження тільки в оборотних процесах. У реальних системах ексергія може частково або повністю зникати. Очевидно, чим менші втрати ексергії за інших рівних умов, тим більш ефективний в енергетичному відношенні процес протікає в системі. Тому при порівняльному аналізі декількох варіантів досліджуваної системи слід вибирати варіант, який забезпечує отримання максимальної ексергії, тобто варіант із мінімальними втратами ексергії. У загальному випадку рівняння ексергетичного балансу записується наступним чином:
Е е-,і=Е е-,і+AEv+Е Li+Е е.™,і ’ (8-5)
де Евх і — ексергія на вході в і-й елемент;
Евихд — ексергія на виході з і-го елемента;
ДЕу — зміна ексергії об’єму;
Li — робота, отримана або затрачена в і-м елементі;
Епотд — втрата ексергії в і-м елементі.
Якщо об’єм потоку не змінюється, то ДЕу = 0.
Відношення відводимо! від системи ексергії Евих до підводи — мої ексергії Евх визначає значення ексергетичного ККД:
вх, і
Еіри побудові ексергетичного графа слід враховувати наступне. Процес стиску робочого тіла супроводжується зростанням ексергії, а процес розширення — її зменшенням.
Ексергетичний ККД реального процесу стиску без відводу теплоти, але із внутрішнім тертям, визначається по формулі:
Уп
< =1-7^1", (8-7)
де ХП — втрати ексергії;
hi, 1і2 — початкове і кінцеве значення ентальпії в процесі стиску. Ексергетичний ККД адіабатного процесу розширення:
Відмітимо, що ексергетичний ККД процесу розширення відрізняється від адіабатного ККД: у г£х зіставляються дві характеристики одного і того ж процесу, а в — характеристика реального процесу з характеристикою ідеального.