|
1.3. Эксергетический мегол анализа и области его использования Энергетический баланс, составленный на основе лишь первого начала термодинамики, не дает возможности установить места и причины возникновения всех видов потерь, правильно произвести их количественную и качественную оценку, найти возможности их устранения [40, 44, 75].. Иначе говоря, анализ таких балансов не может дать ответ на зопрос о том, какие из потерь изучаемого процесса являются безвозвратными, а какие можно использовать в качестве вторичных энергоресурсов (ВЭР). На это неоднократно указывалось целым рядом авторов [2, 14, 32, 33, 49, 52, 55, 69, 74, 77, 91]. Требования практики способствовали тому, что ученые начали активные поиски характеристик и методов анализа сложных термодинамических систем с привлечением второго закона термодинамики, которые бы позволили учитывать качество разных видов энергии. В результате было предложено несколько методических подходов, в том числе разработана методика составления полного энергетического баланса [52, 94], который совмещает балансы энергии и эксергии и в наибольшей степени отвечает тем задачам, которые решает автор настоящей диссертации. Общеизвестно, что разные формы энергии обладают неодинаковой способностью преобразовываться в работу' и другие формы энергии, что является следствием второго закона термодинамики. Очевидно, что такие формы энергии, как механическая (кинетическая, потенциальная), электрическая, обладающие неограниченной превратимостью, с практической точки зрения ценнее, «качественнее» других форм энергии (например, тепловой), поскольку из энергии первого вида можно получить работу, а также энергию любой другой формы. Преобразование же теплоты в другие формы энергии ограничивается вторым началом термодинамики. Признание качественного различия означает, что непосредственное суммирование и сопоставление разных видов энергии недопустимо, некорректно, хотя и широко распространено в практике. Для того, чтобы сделать 16 |
26. включительно (этот коэффициент иногда называют энергетическим КПД). Так, в общем виде 7Т.И=7дт7п%,?и’ где коэффициент, учитывающий потери топлива при добыче, фанспорте, хранении и переработке; 7п КПД энергопроизводящих установок; rj КПД распределения; rj КПД использования вр и энергопотребляющем процессе». К сожалению, задача определения tjh в различных сферах энергоиспользования до сих пор остается нерешенной. Энергетический баланс, составленный на основе лишь первого начала термодинамики, не дает возможности установить места и причины возникновения всех видов потерь, правильно произвести их количественную и качественную оценку, найти возможности их устранения. Иначе говоря, анализ таких балансов не может дать ответ на вопрос о том, какие из потерь изучаемого процесса являются безвозвратными, а какие можно использовать в качестве вторичных энергоресурсов (ВЭР). На это неоднократно указывалось целым рядом авторов [3, 4, 15, 38, 39, 68, 73, 121, 127, 131,145]. Требования практики способствовали тому, что ученые начали активные поиски характеристик и методов анализа сложных термодинамических систем с привлечением второго закона термодинамики, которые бы позволили учитывать качество разных видов энергии. В результате было предложено несколько методических подходов, в том числе разработана методика составления полного энергетического баланса [73], который совмещает балансы энергии и эксергии и в наибольшей степени отвечает тем задачам, которые решает автор настоящей диссертации. Общеизвестно, что разные формы энергии обладают неодинаковой способностью преобразовываться в работу и другие формы энергии, что 2 7. является следствием второго закона термодинамики. Очевидно, что такие формы энергии, как кинетическая, электрическая, потенциальная, обладающие неограниченной превратимостыо, с технической точки зрения ценнее, «качественнее» других форм энергии (например, тепловой), поскольку из энергии первого вида всегда можно получить любую другую энергию, но нс наоборот. Признание качественного различия означает, что непосредственное суммирование и сопоставление разных видов энергии недопустимо, некорректно, хотя и широко распространено в практике. Для того, чтобы сделать их сопоставимыми, нужна единая мера, позволяющая количественно оценить энергию с учетом ее качественных характеристик. Такой мерой может служить работа, которая является общим показателем возможности преобразования одних форм энергии в другие [121, 145]. Понятие работоспособности рабочего тела возникло етце в прошлом столетии [22]. Однако долгое время оно было знакомо лишь немногим специалистам в области термодинамики, носило различные названия (пригодность, пригодная для использования энергия, техническая работоспособность, свободная техническая энергия и т.п.) и практически не использовалась в технике. Положение изменилось, когда югославским ученым 3.Рантом было предложено новое понятие эксергия как показатель качества энергии. Эксергия по Ранту это максимальная работа, которую может совершить система в обратимом процессе, в результате которого все ее параметры перейдут в состояние термодинамического равновесия с параметрами окружающей среды [145]. Следовательно, при определении эксергии учитываются первое и второе начала термодинамики: работ}' можно извлечь лишь в том случае, когда система не находится в равновесии с окружающей средой. |