Збереження ексергії

Енергію можливо використати у двох видах: у вигляді теплоти й роботи Робота⁵ є вищою формою енергії, оскільки її можливо повністю перетворити е теплоту, тоді як зворотне неможливо. Тільки частину теплової енергії, що міститься в рідині⁶, можливо перетворити в роботу в замкнутому круговому процесі, що залежить від наступних факторів:

а) початкового й кінцевого станів рідини;

б) термодинамічного к.к.д. процесу⁷.

Ентропія (з грец. entropi'a - поворот, перетворення) - функція стану термодинамічної системи, міра внутрішньої невпорядкованості системи, зміна якої в рівноважному процесі дорівнює відношенню кількості теплоти переданої системі або відведеної від неї, до термодинамічної температури системи. Нерівноважні процеси в ізольованій системі супроводжуються ростом ентропії, вони наближають систему до стану рівноваги, при якому ентропія максимальна. [5]

⁴ Ексергія (з грец. ек, ех — префікс, який означає високий рівень, і ergon — робота) — максимально можлива робота, яку може виконати термодинамічна система при переході із даного стану в стан рівноваги із навколишнім середовищем. Ексергією іноді називають працездатність системи. [4]

Робота - одна із форм обміну енергією термодинамічної системи (фізичного тіла) сусідніми; кількісна характеристика перетворення енергії в фізичних процесах, залежить від виду процесу. Робота системи позитивна, якщо вона віддає енергію і негативна якщо одержує. [5]

⁶ Рідина - будь-яке плинне робоче тіло і рідке, і газоподібне. Випадки, коли мова йтиме про
крапельні рідини, буде розглядатися окремо. [7]

Скраплений газ (рос.ежиженньш природньш газ; англ. LNG (liquefied natural gas); нім. verfliissigtes Erdgas n) - природний вуглеводневий газ, який за нормальних температури й тиску навколишнього середовища перебуває в газоподібному стані, але за дуже низької температури переходить у рідинний стан, що полегшує його зберігання і перевезення. [6]

Крапельна рідина — один з агрегатних станів речовини. В гідравліці розрізняють два стани речовини: рідини та тверді тіла, рідини поділяють на два види — газоподібні рідини(гази) та крапельні рідини (просто рідини).

Крапельна рідина займає середнє положення між газом та твердим тілом. Крапельні рідини характеризуються великим опором стисненню та малим опором розтягуючим силам. До крапельних рідин відносять воду, бензин, ртуть и т. п. [8]

⁷ Термодинамічний к.к.д. (коефіцієнт корисної дії) - характеристика ефективності системи
по відношенню до перетворення енергії; визначається як відношення корисної енергії
(перетвореної в роботу) до сумарної кількості енергії переданої системі. [5]

Задана маса дуже гарячої рідини (наприклад, водяної пари) може виконати більш роботи, ніж холодна рідина, навіть якщо маса останньої така, що в ній утримується достатня кількість енергії стосовно енергії довкілля. Горючий газ можливо використати для приведення в дію турбіни або для обігріву приміщення; у той час повітря при 50°(може обігрівати приміщення, але його температура недостатня для роботи турбінв Отож, горючий газ не доцільно використовувати для обігріву приміщень, для цього вигідніше використовувати рідини, ексергія яких невелика, наприклад нагріту сонцем воду або відпрацьовану пару турбіни. Саме тому рідини з високою температурою або палива, продукти згоряння яких мають високу температуру, є ціннішими у порівнянні тими, які вибрані тільки за їх ентальпією. Мірою цінності таких речовин є ексергія, з; допомогою якої їх можливо порівняти із електричною чи механічною енергією, здатною безпосередньо перетворюватися в роботу.

Для ілюстрації терміну збереження ексергії розглянемо енергетичну уставу, ще працює на нафті й постачає місцевість електроенергією. Нехай житлові будинки на цій місцевості також обігріваються нафтою. За характером кругообігу рідини на робочому циклі енергоустави тільки близько 35% енергії палива можливо перетворити в електроенергію, решта розсіюється в довкілля та є втраченою. Якщо втрачену теплоту енергоустави можливо було б використати для обігріву житловго будинків, то це дозволило б заощадити еквівалентну кількість палива. Але, якщо і будинки обігрівали електрикою, виникла б значно гірша ситуація - енергоустави повинна була б витрачати приблизно втроє більше палива.

Використання палива тільки для обігріву призвело б до втрати утримуваної ним енергії, яка в робочому циклі енергоустави складає 35% енергоємності палива Використання ж електроенергії тільки для обігріву призвело б до втрати 100% утримуваної енергії. Електроенергію вигідніше використати для приведення в дію двигунів або живлення електроприладів. За оцінкою джерел енергії на основі ексергії можливо ефективніше їх застосовувати й зрештою заощадити енергію.

Процеси, в яких використовується або перетворюється енергія, також можна оцінити, виходячи з того, наскільки ефективно в них зберігається енергія. Всі процеси підвладні фізичним обмеженням, наприклад наявності тертя. Проте деякі процеси теоретично досить ефективні тоді як інші неефективні. Якщо фізичні обмеження можливо лише звести до мінімуму шляхом ретельного виготовлення вузлів системи тощо, то процеси, які не ефективні по своїй природі, можливо в деякій мірі уникнути. В дійсності більшість процесів роблять неефективними щоб з їх допомогою була можливість управління: наприклад гальма використовують для керування авто. Деяку частину таких втрат можна уникнути повністю, але в більшості лише зменшити. Але постановці задачі повинна передувати вивчення поняття термодинамічної неефективності.

Дата добавления: 2015-12-07