Exergia
Exergia leírja egy olyan rendszer vagy anyagáram teljes energiájának arányát, amely képes munkát végezni, ha termodinamikai (termikus, mechanikai és kémiai) egyensúlyba kerül a környezetével. Az exergia legalább 2 állapot közötti potenciálon alapul, amelyek közül az egyik általában a környezeti állapot.
Az energiával ellentétben az exergia nem konzervált mennyiség, azaz. H. Az energiával ellentétben az exergia elpusztulhat (lásd a példát).
További ajánlott szakismeretek
8 lépés egy tiszta skálán - és 5 megoldás a tisztaság megőrzéséhez
Mi a skálám érzékenysége?
Útmutató az alapvető mérési technikákhoz a laboratóriumban
Tartalomjegyzék
példa
Ha energetikai szempontból nézünk egy rendszert, akkor megtehetitek Exergiaveszteségek fordulnak elő például a környezetbe történő hőtranszport révén. Erre példa lehet a rosszul szigetelt melegvíz-vezeték: a hő formájában elveszett energiát később már nem lehet felhasználni a munkára. Ugyanakkor az energia megőrzésének elve érvényesül: a cső és a környezet együttesen ugyanannyi energiával rendelkezik, mint a hőátadás megkezdése előtt. Ebben a tekintetben az "energiaveszteség" kifejezés félrevezető lenne.
A termodinamika (entrópia) második törvénye kiegészíti a termodinamika (kulcsszó energia) első törvényét a lehetséges energiaátalakítások szempontjából. Ha például két, különböző hőmérsékletű anyagot keverünk egymással egy hőszigetelt (adiabatikus) keverőkamrában, akkor az energiamérleg-egyenletben nem lehet veszteséget azonosítani, a rendszer teljes energiája ugyanaz marad. Ennek ellenére vannak termodinamikai veszteségek, mivel ez az eljárás entrópiát generál. Előtte a két anyagot tartalmazó rendszer exergiával rendelkezik, mivel a hőmotor az anyagok közötti hőmérséklet-kiegyenlítésből merítheti a munkát. Utána ez már nem lehetséges a második törvény miatt, ezért az exergia megsemmisült.
További példák az exergetikus veszteségekre:
- Hőtranszport véges hőmérséklet-különbség mellett
- súrlódás
- keverék
- kémiai reakció.
Alkalmazás
Az exergia koncepció olyan eszközt nyújt, amellyel egyrészt kiszámítható a rendszer vagy az anyagáramlás maximális hasznos munkája. Másrészt a tényleges veszteségek pontosan kiszámolhatók. Mérnöki problémákhoz tud segítséget nyújthat, különösen, ha az exergia-koncepció gazdasági változókhoz kapcsolódik - ún hő-gazdasági Mód.
Az irodalomban gyakran olvasható az összefüggés:
ahol az allergia az energia használhatatlan részét jelöli. Ezt az összefüggést azonban körültekintően kell kezelni, különösen akkor, ha a folyamatok környezeti hőmérséklet alatt futnak (hűtőgépek): Környezeti hőmérséklet alatt a rendszer fizikai exergiája növekszik a hőmérséklet csökkenésével, mivel a környezeti hőmérséklet-különbség felhasználható lenne hőmotor működtetésére stb. Nyerjen hasznos munkát. A rendszer belső energiája azonban csökken a hőmérséklet csökkenésével. Megfelelő rendszernyomás esetén tehát lehetséges, hogy a rendszer környezeti hőmérséklet alatti fizikai exergiája nagyobb, mint annak (belső) energiája, ami akkor azt jelentené, hogy az anergia negatív lenne.
számítás
Egy rendszer vagy anyagáram exergiája a fizikai exergia E PH, a kémiai exergia E CH, a kinetikus exergia E KN és a lehetséges exergia E PT. Ez utóbbi kifejezések megfelelnek a kinetikus és a potenciális energiának:
A rendszer fizikai exergiája
A fizikai Exergia A zárt rendszer E PH értéke az alábbiak szerint:
specifikus érték
Az exergia fajlagos értéke a tömegegységre eső átlagos exergia.
abszolút érték
A rendszer exergiájának abszolút értéke a fajlagos érték és a rendszer tömegének szorzatából adódik.
Az anyagáramlás fizikai exergiája
A fizikai Exergia az anyagáramlás a következőképpen folytatható:
Konkrét érték
Abszolút érték
ahol a megfelelő méret feletti pont például áramot jelöl
A hőtranszporthoz kapcsolódó exergia-szállítás
Itt van a rendszer határhőmérséklete Tj átadott hőteljesítmény.
A munkával járó exergiaszállítás
A kifejezés a rendszer által a környezeten vagy a környezeten a rendszeren végzett hangerő-változtatási munkát azonosítja
Az exergia számítási egyenleteiben az u a tömegspecifikus belső energiához, H a tömegspecifikus entalpia számára, a tömegspecifikus entrópiához, o nyomtatáshoz, T a hőmérsékletre, t az időre, v a tömegspecifikus térfogatra és m a tömeg számára. Az index 0 jellemzi a rendszer vagy az anyagáram állapotát környezeti nyomáson és hőmérsékleten (termikus és mechanikus egyensúlyban).
Exergiaegyenleg egyenletek
A rendszer exergiája megváltozhat az anyag- és energiaáramokkal összekapcsolt exergia áramlásoknak a rendszer határain keresztül történő transzportja vagy a rendszer exergia pusztulása miatt. A zárt rendszer exergia-egyensúlyi egyenlete tehát:
és nyitott rendszer esetén:
Az exergia megsemmisülését a folyamat során fellépő visszafordíthatatlanság okozza. Az exergia megsemmisítése és az entrópia létrehozása közötti kapcsolat az