|
Расчет химической энергии и эксергии До сих пор при проведении исследований в области энергоиспользования и энергосбережения, нормирования и прогнозирования энергопотребления в технологических процессах, как правило, учитываются лишь так называемые традиционные энергоресурсы и энергоносители (различные виды топлива, электрическая и тепловая энергия). Понимая важность учета качества и состава исходного сырья при определении расходных характеристик, энергетических КПД рассматриваемых технологических процессов, специалисты разрабатывают различные новые способы и понятия. К последним относятся понятия химической энергии и эксергии вещества, которые впервые ввел и предложил методы их определения польский ученый Я.Шаргут [69, 98]. Установлено, что многие вещества обладают химической энергией, иногда нс меньшей, чем некоторые виды топлив. Чтобы рационально использовать этот энергетический потенциал, необходимо знать природу данного вида энергии и законы ее преобразования в другие формы при осуществлении всевозможных технологических процессов. С проявлением химической энергии приходится сталкиваться специалистам разных отраслей промышленности -химической, нефтехимической, металлургической и других. Чтобы рассчитать химическую энергию и эксергию любого вещества, нужно располагать значениями этих показателей для химических элементов, которые можно определить по следующей методике. Для каждого элемента устанавливается вещество отсчета энергетически полностью обесцененное вещество, содержащееся при нормальных условиях в окружающей среде. Затем для рассматриваемого элемента составляется реакция девальвации, т.е. реакция для идеального процесса приведения его в состояние принятого для него вещества отсчета. На основе этой реакции с использованием различных термодинамических характеристик (изменение энтальпии и энтропии при образовании водных растворов, энтальпии и энергии Гиббса образования ве37 |
44. где Zj и /0 удельная энтальпия вещества при начальных и конечных, соответствующих окружающей среде, параметрах; ^ удельная энтропия вещества соответственно при тех же параметрах; eq и b q соответственно удельная эксергия и анергия вещества. Следовательно, для определения энергии и эксергии вещества в потоке необходимо располагать значениями их энтальпий и энтропий. Эти данные могут быть получены из специальных таблиц и диаграмм [20, 108-110] или вычислены приближенно по формулам, приведенным ниже. Величина эксергии определяется как г1_/о 7 (2.4) 1 / Здесь q тепловая энергия потока; 70температура окружающей среды. К; 7jтемпература горячего источника, К. Расчет химической энергии и эксергии сырья и материалов До сих пор при проведении исследований в области энергоиспользования и энергосбережения, нормирования и прогнозирования энергопотребления в технологических процессах, как правило, учитываются лишь так называемые традиционные энергоресурсы и энергоносители (различные виды топлива, электрическая и тепловая энергия). Понимая важность учета качества и состава исходного сырья при определении расходных характеристик, энергетических КПД рассматриваемых технологических процессов, специалисты разрабатывают различные новые способы и понятия. К последним относятся понятия химической энергии и эксергии вещества, которые впервые ввел и предложил методы их определения польский ученый Я.Шаргут [121, 154]. Установлено, что многие вещества обладают химической энергией, иногда не меньшей, чем у некоторых топлив. Чтобы рационально использовать этот энергетический потенциал, необходимо знать природу данного вида 45. энергии и законы ее преобразования в другие формы при осуществлении всевозможных технологических процессов. С проявлением химической энергии приходится сталкиваться специалистам разных отраслей промышленности химической, нефтехимической, металлургической и других отраслей. Чтобы рассчитать химическую энергию и эксергию любого вещества, нужно располагать значениями этих показателей для химических элементов, которые можно определить по следующей методике. Для каждого элемента устанавливается вещество отсчета энергетически полностью обесцененное вещество, содержащееся при нормальных условиях в окружающей среде. Затем для рассматриваемого элемента составляется реакция девальвации, т.е. реакция для идеального процесса приведения его в состояние принятого для него вещества отсчета. На основе этой реакции с использованием различных термодинамических характеристик (изменение энтальпии и энтропии при образовании водных растворов, энтальпии и энергии Гиббса образования веществ и ионов в водных растворах, стандартные электродные потенциалы и др.) определяются значения химической энергии /'£ и эксергии е° элементов. Значения химической энергии и эксергии элементов с использованием различных термодинамических характеристик были определены не только Я.Шаргутом, но и другими исследователями [56, 74, 154, 159]. Затем могут быть рассчитаны значения химической энергии и эксергии чистых соединений по выражениям /г=2>,./,0+Л^°; (2-5) j ez =Еm je°j + A GZ > (2 6) j Здесь i2 ,ez соответственно химическая энергия и эксергия z-ro вещества; ij , ej химическая энергия и эксергия у-го элемента, входящего в состав вещества z; тj количествоу-го элемента в молях; ЛН2 стандартная теплота |