7. Эксергетический анализ основных термодинамических процессов. Значение эксергетического КПД является показателем совершенства установки. На основе эксергетического анализа определяются подводимая и отводимая эксергия в каждом элементе системы, и определяется эффективность системы в целом. Результаты эксергетического анализа используются при разработке путей совершенствования узлов теплового насоса.
В большинстве работ анализ теплонасосных систем основан на первом законе термодинамики, т. е. на тепловом балансе термодинамической системы без учета потерь и необратимости процессов
где qи – удельная теплота, отводимая в испарителе от низкопотенциального источника, кДж/кг; lсж – удельная работа сжатия компрессора, кДж/кг; qкд qтн – удельная теплота, отводимая в конденсаторе к высокопотенцильному источнику (теплопроизводительность), кДж/кг.
Общепринятым показателем энергетической эффективности применения парокомпрессионных тепловых насосов является критерий термодинамического совершенства системы – коэффициент теплотрансформации или коэффициент производительности (COP, тн), равный отношению полной теплопроизводительности к полному энергопотреблению
Термодинамический анализ цикла теплового насоса проводится при сравнении действительного цикла с теоретическим для определения необратимостей и поиска путей их минимизации.
Эксергетический метод, составленный на основе первого и второго законов термодинамики, позволяет выполнить как относительную (эксергетический КПД), так и абсолютную оценку степени термодинамического совершенства системы. При анализе учитывают затраченную эксергию и получаемый при этом эксергетический КПД. Задача состоит в том, чтобы подведенная эксергия в анализируемую систему была минимальной и реализовывалась с максимально возможным эксергетическим КПД.
8. Эксергетический анализ эффективности обратимых и необратимых циклов Взаимодействие системы с окружающей средой может проходить как обратимо (идеальный процесс), так и необратимо (реальный процесс). В идеальном обратимом процессе будет получена работа, равная убыли эксергии. В реальном процессе работа будет меньше, чем убыль эксергии, так как часть эксергии исчезнет, будет потеряна. Таким образом, если взаимодействие системы и окружающей среды протекает необратимо с возрастанием энтропии, то эксергия системы уменьшается.
Эксергетический КПД (e) характеризует степень необратимости реальных процессов и циклов, протекающих в различном теплотехническом оборудовании
Для обратимых процессов потери эксергии d =0 и эксергетический КПД e = 1, для необратимых d > 0 и e < 1. Таким образом, потери эксергии характеризуют необратимость происходящих в системе процессов.