Please update (reload) page (by pressing Ctrl+R) if you don't see images.


Подвод теплоты к воде и водяному пару осуществляется при изобарном отводе ее от газообразных продуктов сгорания. При этом происходят потери эксергии из-за тепловых потерь в окружающую среду, включая потери с уходящими газами, и вследствие необратимости процесса теплообмена межу газами и водяным паром при конечной разности температур. Эти потери можно представить, воспользовавшись введенным в разделе 6.1 понятием эксергетической температуры τе =1 - T0/T. В τе, q-диаграмме эксергия теплоты, отданной газами, и эксергия теплоты, подведенной к воде и водяному пару, согласно формуле 6.3 изображаются площадями под соответствующими линиями, представляющими изменение эксергетической температуры теплоносителей. Поэтому потери эксергии вследствие необратимости теплообмена в этой диаграмме изобразится заштрихованной площадью, а потеря эксергии с уходящими газами дважды заштрихованной площадью. Численно же обе эти потери суммарно можно найти как разность между затраченной эксергией газов е4 и эксергией, полученной водой и паром (еп - e)

Численно он совпадает с эффективным КПД ,рассчитанным ранее при рассмотрении потерь энергии в установке без применения понятия эксергии. Однако результаты эксергетического анализа дают возможность по-иному оценить влияние процессов в отдельных элементах установки на ее общую эффективность

При энергетическом анализе привлекает на себя внимание тот факт, что значительная часть подводимой к пару теплоты отводится в конденсаторе в окружающую среду. В нашем примере количество отводимой теплоты равно . Потеря же эксергии при этом мала . Если бы конденсация происходила не при температуре, а при температуре окружающей среды, то потеря эксергии вообще была бы равна нулю, но величина все так же была бы значительна. Объясняется это тем, что отвод теплоты охлаждающей конденсатор воде нельзя рассматривать как потерю. Это есть результат выполнения безусловного требования отвода теплоты нижнему тепловому источнику, налагаемого вторым законом термодинамики, без чего невозможно осуществления цикла. Потерей является лишь то, что вызвано отступлением от идеализированных условий, то есть наличием разности температур при отводе теплоты, что и характеризуется потерей эксергии. Оценить долю этой потери можно, использовав формулу (6.5)

Поскольку разность температур в конденсаторе обычно принимается 10-20 К (в нашей задаче ), то потеря эксергии в конденсаторе обычно составляет несколько процентов от величины q2.

При сопоставлении результатов энергетического и эксергетического анализа также обращает на себя внимание существенное различие в оценке потерь в паровом котле. При энергетическом кпдкотла, равном , его эксергетический кпд составляет лишь . Связано это с тем, что при энергетическом анализе котел рассматривается фактически как теплообменник, в котором есть потери с уходящими газами и за счет теплообмена с окружающей средой. Как организованы процессы использования химической энергии топлива и передачи теплоты воде и пару при этом не учитывается. При эксергетическом же анализе выявляется роль процесса сжигания топлива. В нашем примере при сжигании топлива теряется

эксергии химической энергии топлива. Это свидетельствует о том, что сжигание топлива является не лучшим способом использования его химической энергии. Лучшие показатели могут быть получены, например, при использовании топлив в электрохимических преобразователях (топливных элементах). Так например, при осуществлении реакции метан +кислород в таком устройстве вся химическая энергия может быть преобразована в работу (т.е в эксергию).

Второй составляющей потерь эксергии в паровом котле являются потери с уходящими продуктами сгорания, уменьшить которые можно только снизив температуру, при которой они покидают котел, и за счет тепловых потерь в окружающую среду. Она определяется теми же факторами, что и учитываемые при энергетическом анализе. Величина этих потерь зависит от конструкции и качества изготовления котла.

Следующая составляющая потерь эксергии обусловлена необратимостью процесса передачи теплоты от газов к воде и пару при значительной разности температур. Именно она характеризует котел как элемент термодинамического цикла паротурбинной установки. Средняя температура рабочего тела цикла в процессе подвода теплоты здесь значительно ниже средней температуры верхнего теплового источника горячих газообразных продуктов сгорания. Так в нашем примере средняя температура воды и водяного пара равна


This web page is running on a Mathcad Calculation Server, and was authored with Mathcad software.

Made with WaterSteamPro

This web page can use the WaterSteamPro functions.

 

You can also visit our products site at http://www.trie.ru.

Copyright (c) Moscow Power Engineering Institute, 2007-2013.