Курсовая работа - Основы ресурсо - и энергосбережения в химической технологии - файл n1.docx

Курсовая работа - Основы ресурсо - и энергосбережения в химической технологии
скачать (777.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx778kb.20.11.2012 09:23скачать

n1.docx

  1   2   3



  1. Устойчивое развитие, жизненный цикл

Устойчивое развитие(sustainability or sustainable development) –это стратегия развития, обеспечивающая сложной системе, какой является наша социо-экономико-экологическая система (СЭЭС, включающая как биологические, так и технологические системы),еѐ существование и дальнейшее развитие как угодно долго и таким образом, что определѐнные параметры системы остаются в приемлемых рамках.

Такая стратегия направлена на удовлетворение потребностей как настоящего, так и будущих поколений.

Иными словами устойчивое развитие -это динамическая стратегия с элементами сохранения, обновления и адаптации.

Стратегия обновления и адаптации особенно важна для технико-технологических подсистем, таких, как системы инфраструктуры (транспорт, коммуникация, энергетика и т.д.) и для производственных систем, как химическая технология в самом широком смысле технологических отраслей, включая все технологии процесса.

Изменения в системах происходят как выраженная цикличность их развития, которая называется жизненным циклом(life cycle).

Жизненный цикл или цикл обновления, характерен как для технико-технологических подсистем, так и для большинства экологических, социальных и экономических систем, он предполагает прохождение системы через определенные фазы развития, заканчивающиеся фазой «распада или дегенерации системы» и рождением новой.

Именно жизненный цикл дает возможность «управлять» стратегией развития и соблюдать заданные параметры и границы в нашей социо-экономико-экологической системе, т.е. рационально использовать ее ресурсы.

В то время как «управление» развитием социо-экологических подсистем происходит такими регулятивами (регулирующимипоказателями), как законодательством, общепринятыми нормами, национальными или международными соглашениями, регулятором для экономических подсистем является в основном глобальный рынок.

Как правило, «размежевание» от глобального рынка возможно только локально и временно, если учесть все циклы развития, и всегда в ущерб развития региона или страны.

Для технико-технологических подсистемсуществуют, кроме законодательных регулятивов и воздействия глобального рынка, законы природы (и техники и технологии).Это,прежде всего,законы термодинамики, которым подчиняются все процессы превращения (и использования) энергии и веществ.

Основные законы -это первый закон (сохранения энергии) и второй закон (роста энтропии систем).

Чрезмерное и неконтролируемое использование ресурсов и эмиссия отходов при их использовании привели к признакам «расстройства» существующей социо-экономико-экологической системы.

Необходимо принимать меры для соблюдения устойчивого развития в дальнейшем и прежде всего нахождения стратегии перехода от существующего состояния в новое устойчивое состояние будущего.Так как этот переходный процесс связан с большими изменениями во всех областях и в инфраструктуре, а также в «поведении» самих людей, он будет не только длительным,но и потребует огромные инвестиции в новые технологии.

  1. Критерии оценки больших систем

Для оценки состояния социо-экономико-экологической системы необходимы некоторые меры и критерии, позволяющие оценить исходное состояние и возможные пути и варианты еѐ дальнейшего развития. Создание таких критериев является важнейшей задачей. Некоторые критерии и индексы уже используются.

Индекс реального прогресса и индекс устойчивого экономического благосостояния (Genuine Progress Indicatorsи Index of Sustainable Economic Welfare) являются попыткой создать адекватный измеритель экономического благосостояния. Но, все свойства сложной системы нельзя оценивать одним показателем.

Поэтому разрабатывают индикаторы устойчивого развития, основанные на построении системы показателей, которые могут отражать отдельные аспекты устойчивого развития (как напр. «методология Комиссии ООН по устойчивому развитию»).

Всемирный Банк предлагает индикаторы в рамках ежегодного доклада "Индикаторы мирового развития" (The World Development Indicators).

Для оценивания важных свойств систем химической технологии и энергетики можно использовать термодинамические критерии, которые являются объективными мерами свойств и качества процесса и системы.

Такой общей мерой является энергия и производные от неѐ, как например еѐ работоспособная часть –эксергия. Эти меры и индикаторы позволяют объективно оценивать и сравнивать различные процессы и процедуры и оценить их эффективность с точки зрения устойчивого развития и их пригодность в технологической системе нового жизненного цикла.

Деньги и другие экономические показатели имеют ограниченное значение для оценки состояния системы из-за их подверженности конъюктурным и другим, часто очень произвольным, влияниям. В отличие от энергии, для экономических показателей и для денег не существуют закон сохранения и точные законы трансформации в другие формы. Кроме того цены на продукты (сырье) не оценивают ту работу, которую вносила в неѐ природа.

Денежные оценки природных ресурсов неадекватно отражают их реальную стоимость, поскольку в них не учитывается вклад накоплений возобновляемых источников. В условиях нарастающего дефицита энергетических ресурсов необходимо ввести новые составляющие в экономическую оценку, привести смешанные эколого-экономические показатели к одному эквиваленту –не денежному, а энергетическому, так как только в единицах энергии можно сопоставить ценность природных и экономических товаров и услуг.

Чтобы охватить в энергетическом балансе всю социо-экономико-экологическую систему (т.е. все подсистемы и все источники энергии), необходимо провести системный анализ прихода и ухода энергии планеты. Самый большой вклад в энергетический баланс земной «экосистемы» вносит солнце, к тому же существование практически всех энергоносителей и их возобновление связано с воздействием солнца на землю (см.рисунок). Энергия литосферы, прилива и отлива вносят очень незначительный вклад в энергобаланс земли. Используется следующая единица измерения:

1 ЗДж = Дж (1 ZJ= zettaJoule= J)

И только небольшая часть этой энергии в виде энергии природных ресурсов используется в промышленном производстве продукции (см.следующий рисунок).

  1. Эмергия. эмергетический анализ. Трансформируемость эмергии

Учитывая выдающую роль солнечной энергии в энергобалансе земли, имеет смысл ввести универсальную величину (sej-солнечный эквивалент) и использовать ее как меру или показатель в оценке всех процессов нашей трансформации в солнечном эквиваленте.

Такая мера называется эмергия(emergy–embodied energy) –один джоуль солнечной энергии («света») -и является энергией Гиббса солнечной энергии, падающей на землю, еѐ единица эмджоул (emjoule). Громадное достоинство этой новой величины состоит в том, что она является не только мерой всех форм энергии, (таким образом, разные виды энергии, включая и «ветер» и другие, становятся сопоставимы между собой), но и всех материалов, всех видов сырья, включая и воздух и воду, природные ресурсы живой и неживой природы, произведенных продуктов, воздействий и услуг, информации.

Эмергия пригодна для всех сфер нашей социо-экономико-экологической системы поэтому ее еще называют воплощенной, аккумулированной или материализованной энергией или «памятью» энергии, а иногда и «мерой реального богатства планеты».

Еѐ можно использовать,

-чтобы оценить «поведение» общества, резервы и затраты ресурсов и что можно ожидать от возобновляемых ресурсов,

-для оценки эффективности «хозяйствования» нашей цивилизации и еѐ воздействия на экосистему.

Эмергия может лежать в основе объективного показателя (индекса) устойчивости и устойчивого развития общества и жизненного цикла.

Эмергия ресурсов окружающей среды более точно,чем что-либо,отражает реальное богатство, заложенное в них, чем денежная стоимость.

Хотя эмергия основывается только на первом законе термодинамики, она позволяет проводить глубокий анализ почти всех процессов и систем на основе эмергетического анализа.

Эмергетический анализ позволяет:

-определить эффективность устойчивых энергетических технологий и эмергию их продуктов;

-показать,как ложны некоторые якобы экономичные пути развития общества;

-выработать более разумные пути развития технологий и общества и оценить предлагаемые мероприятия.

Важной производной величиной эмергии являются:

- ее интенсивность,

- трансформируемость T (transformity),

- удельная или специфическая эмергия (эмергия на единицу массы продукта),

- эмергия на единицу денежной величины (напр. рубль или доллар).

Эмергия очень схожа с эксергией. Сродство эмергии с эксергией проявляется в показателе трансформируемость.

Трансформируемость характеризует качество эмергии и обозначает ее способность совершать полезную работу и воздействие на окружение, позволяет определить сколько требуется эмергии, чтобы получить другой вид энергии (или продукт, или услугу). В таблице приведены значения трансформируемости видов энергии, сырья, продуктов и услуг.



Эмергия тесно связана с таким свойством системы как иерархичность структуры,представленной энергетическими каскадами или цепями.Они позволяют показать изменение эмергии вдоль пути ее превращения (или трасформации) в «энергию» другого качества.Так например, эмергия нефти на месте использования составляет только 10-12 % от ее эмергии при добыче (остальное «затрачивается» на еѐ «доставку»).

Известный закон Онзагера термодинамики -«принцип экономии энергии» -имеет свое соответствие и для рассматриваемых социо-экономико-экологических систем.Это -принцип максимизации энергии и информации,согласно которому при вероятности развития процесса в некотором множестве направлений, допускаемых началами термодинамики, реализуется то, что обеспечивает минимум диссипации энергии, т.е. наилучшими шансами на развитие обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации.

Иногда при проведении эмергетического анализа испольуются и другие показатели:поток эмергии и плотность эмергии.

Потоком эмергии называется эмергия в единицу времени, тогда как плотность эмергии -это эмергия на единицу площади.

Используя эмергию и эмергетический анализ системы, можно построить систему оценки ее состояния и свойств и определить варианты развития системы. На рисунке схематично представлена обобщѐнная технологическая система с потоками возобновляемых и невозобновлямых ресурсов, «купленных» ресурсов извне, например,это -оборудование (инвестиции), труд (проектирование, построение, эксплуатация) и с целевым результатом производства –выходом.

На рисунке представлены следующие индексы и показатели (КПД):

Выход, Y= R+N+F

КПД выхода= Y/F (мера того, что данный процесс вносит в экономику системы)

КПД инвестиции = F/(R+N), мера экономической эффективности инвестиции (мера того, как хорошо используются возобновляемые и не возобновляемые ресурсы при данной инвестиции)

КПД нагрузки окружающей среды = (F+N)/R, мера того какую данный процесс вносит «нагрузку» на окружающую среду, т.е. мера «стресса» данного процесса на экосистему

Индекс (КПД) эмергетической устойчивости процесса = (Y/F)/((F+N)/R), мера вклада процесса или ресурса на экономику на «единицу нагрузки окружающей среды»

КПД плотности использования = ((R+ N+F)/ площадь), мера использования всех ресурсов в данном регионе (или в стране).

Доля возобновляемых ресурсов от всех потраченных ресурсов = R/(R+N+F)

Эмергетический и эксергетический методы отличаются выбором балансовых границ для исследуемых процессов и термодинамическими основами. Они не конкурирющие, дополняют друг друга и «стыкуютя» по решаемым проблемам –устойчивого развития и СЭЭС, и систем химических технологий.

  1. Ресурсосбережение. Ресурсы. Классификация

Ресурсы(франц.Ressourse вспомогательное средство) ценности, запасы, возможности, денежныесредства, источники средств, доходов.

Ресурсы–это используемые и потенциальные источники удовлетворения потребностей общества. Различают ресурсы:

1.Экономические:материальные,трудовые,финансовые;

2.Природные.

Ресурсы материальные состоят из средств производства и предметов потребления, которыми общество располагает на данный момент. Рациональное использование материальных ресурсов (в частности оборудования, сырья, материалов, топлива и электроэнергии) в целях увеличения производства материальных благ является одной из важнейших задач.

Ресурсы трудовые определяются численностью гражданского населения в трудоспособном возрасте (за исключением инвалидов или неспособных к труду), а так же числа лиц находящихся за пределами трудоспособного возраста, но фактически работающих.

Ресурсы финансовые–совокупность всех денежных средств находящихся в распоряжении.

Ресурсы природные–геологические запасы полезных ископаемых, лесные, водные, земля.

Ресурсосберегающая технология–обобщенное название технологий, в которых технологический процесс обеспечивается при минимальном расходе энергии, минимальных затратах на основные и вспомогательные материалы, заработную плату рабочим основного производства при заданном качестве и требуемой производительности. Или ресурсосберегающая технология–это технология, при которой потребление всех типов ресурсов сведено к рациональному(минимальному)уровню.

Ресурсосбережение:Организационная,экономическая,техническая,научная,практическая и информационная деятельность, методы,процессы,комплекс организационно-технических мер и мероприятий, сопровождающих все стадии жизненного цикла объектов и направленных на рациональное использование и экономное расходование ресурсов. В случае энергосбережения– энергетических ресурсов.

  1. Природные ресурсы. Классификация. Понятие ресурсосберегающая технология .

Природные ресурсы (естественныересурсы) компоненты природы, используемые человеком. Главные виды природных ресурсов можно классифицировать:

1.на основе их генезиса: минеральные ресурсы, биологические ресурсы (растительный и животный мир),земельные, климатические, водные.

2.по способу их использования:в материальном производстве (промышленность,сельскохозяйственныеидр.отрасли),внепроизводственной сфере.

3.по исчерпаемости: почерпаемые,вт.ч.возобновляемые ресурсы: т.е часть природных ресурсов в пределах круговорота веществ в биосфере, способная к самовосстановлению в сроки, соизмеримые со сроками хозяйственной деятельности человека (растительность, животный мир, кислород атмосферы и др.),невозобновимые или не возобновляемые (минеральные), практически не исчерпаемые (солнечная энергия, внутреннее тепло, энергия текучей воды).

Огромные объемы природных ресурсов, во влекаемые в современную человеческую деятельность, обострили проблемы их рационального использования.

Природопользование:Использование природных ресурсов в процессе человеческой деятельности.

Природопользование:

1)сфера общественной производственной деятельности направленной на удовлетворение потребностей человечества с помощью природных ресурсов.

2)Научное направление, изучающее принципы рационального использования природных ресурсов ,в т.ч.анализ антропогенных воздействий на природу, их последствий для человека.

Ресурсосбережение:Организационная,экономическая, техническая,научная,практическая и информационная деятельность,методы,процессы,комплекс организационно-технических меримероприятий, сопровождающих все стадии жизненного цикла объектов и направленных на рациональное использование и экономное расходование ресурсов. В случае энергосбережения–энергетических ресурсов.

Энергосберегающая технология: Новый или усовершенствованный технологический процесс, характеризующийся более высоким коэффициентом полезного использования энергетических ресурсов.

Ресурсосберегающая технология–обобщенное название технологий, в которых технологический процесс обеспечивается при минимальном расходе энергии, минимальных затратах на основные и вспомогательные материалы, заработную плату рабочим основного производства при заданном качестве и требуемой производительности. Или ресурсосберегающая технология–это технология, при которой потребление всех типов ресурсов сведено к рациональному(минимальному)уровню.

  1. Система, ее окружение. Состояние и функции состояний. Процессы и их условия

Системапредставляет собой часть целого, которая нас интересует, и которую мы хотели бы изучать. Это может быть реактор или разделительная колонна, или же определенное количество вещества в некотором закрытом сосуде. Мы определяем то, из чего состоит система. Пространство вне выбранной системы или, что более часто, соответствующая выбранная часть пространства с установленными свойствами, определяется как окружающая среда.

Различают закрытые, открытые и изолированные системы в зависимости от потока энергии и вещества между системой и ее окружением. Закрытая система не обменивается веществом с окружающей ее средой, но может обмениваться с ней энергией (например, теплотой или работой). Открытые системы могут обмениваться со средой как энергией, так и веществом, а изолированные системы не обмениваются с окружающей средой ни тем, ни другим.

Состояния и функции состояний

Cистема пребывает в определенном макроскопическом состоянии, не зависящем от влияния внешних сил. В точке равновесия состояние может быть охарактеризовано такими функциями состояния, как давление (Р) и температура (Т), которые называются интенсивнымипараметрами. В равной степени состояние может быть охарактеризовано экстенсивными параметрами, такими как объем (V), внутренняя энергия (Е), энтальпия (Н), энтропия (S), энергия Гиббса (G) и энергия Гельмгольца (А). Эти свойства называются экстенсивными, поскольку они зависят от рассматриваемого количества вещества; однако, приведенные к единице количества вещества или массы, они также становятся интенсивными параметрами.

Состояние равновесия не изменяется со временем, но может изменяться в зависимости от положения, например, в газообразной системе, где Р, Ти другие функции состояния могут с изменением положения постепенно изменять свое значение. В этом случае мы говорим об устойчивом состоянии. Если состояние постепенно изменяется со временем, подобно начальной стадии работы оборудования, мы говорим о переходном состоянии.

Если изолированная система находится в неравновесном состоянии, ее свойства будут отличаться от равновесных свойств, и такое состояние нестабильно. Если подобная система способна поглощать локальные флуктуации –это метастабильное состояние; в противном случае состояние и система называются нестабильными.

Процессы и их условия

Система участвует в каком-либо процессе. Если этот процесс протекает при постоянной температуре –это изотермическийпроцесс. Аналогично, процесс может быть определен как изобарный, изохорный, изоэнтропный или изоэнтальпийный, если в ходе процесса давление, объем, энтропия или энтальпия остаются постоянными. Процесс называется адиабатическим, если не происходит теплообмена между системой и окружающей средой.

Процесс называется обратимым, если силы сопротивления, которые необходимо преодолеть, стремятся к нулю. Не реалистичность таких процессов в том, что поток энергии и вещества может протекать при малой величине движущих сил вплоть до нуля. Например, в изотермическом процессе перенос теплоты может осуществляться при отсутствии разницы температур внутри системы или между системой и окружающей средой. Более реалистично описание процесса, в котором преодолеваемые силы сопротивления требуют конечных движущих сил, таких как ?Р, ?Т, ?G, или когда движущие силы уже присутствуют в системе, что приводит к самопроизвольным процессам (самопроизвольному расширению, смешению или реакции). Такие процессы называют необратимыми, и они являются реальными процессами, встречающимися в природе.

Равновесные процессы могут быть определены как процессы, проходящие между состояниями с одинаковой термодинамической вероятностью. С одной стороны, такие процессы протекают без каких бы то ни было движущих сил; с другой стороны, и это противоречиво и нереалистично, нет стимула для протекания процесса. Эта вымышленная функция процесса используется только для установления минимального количества работы, которую необходимо совершить, или максимального количества полезной работы, которая может быть совершена при переходе из одного состояния в другое.

  1. Первый и второй законы термодинамики. Энтальпия.

Изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил над системой и количества теплоты, переданного системе, и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход

или альтернативно:

Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.



Энтальпия - это та энергия, которая доступна для преобразования в теплоту при определенных температуре и давлении.

H=U+PV

Удельной теплоёмкостью называется количество теплоты, которое необходимо подвести к телу чтобы изменить его температуру на один (1) градус.

Теплоемкость при постоянном объеме или давлении может быть выражена как



Процесс, при котором работа переходит в теплоту без каких-либо других изменений в системе, является необратимым, то есть невозможно превратить в работу всю теплоту, взятую от источника с однородной температурой, не проводя других изменений в системе.

Второй закон термодинамики связан с направлением процесса. Он определяет фундаментальную функцию энтропии Sи утверждает, что любой реальный процесс протекает в направлении увеличения общего значения энтропии, что означает, что изменение энтропии системы и окружающей среды в конечном итоге должно быть положительным; или в виде уравнения:



  1. Первый и второй законы термодинамики. Производство энтропии.

Изменение внутренней энергии термодинамической системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил над системой и количества теплоты, переданного системе, и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход

или альтернативно:

Количество теплоты, полученное системой, идёт на изменение её внутренней энергии и совершение работы против внешних сил.



Процесс, при котором работа переходит в теплоту без каких-либо других изменений в системе, является необратимым, то есть невозможно превратить в работу всю теплоту, взятую от источника с однородной температурой, не проводя других изменений в системе.

Второй закон термодинамики связан с направлением процесса. Он определяет фундаментальную функцию энтропии Sи утверждает, что любой реальный процесс протекает в направлении увеличения общего значения энтропии, что означает, что изменение энтропии системы и окружающей среды в конечном итоге должно быть положительным; или в виде уравнения:



Производство энтропии определяется уравнением:

  1. Эффективность Карно и потери полезной работы систем



Потерянная работа определяется заштрихованной площадью, заключенной между температурами Tlow и Thigh и точками входа и выхода.

Величина в скобках в уравнении



может быть определена как «движущая сила» теплопереноса, но вместо знакомого соотношения



предполагается, что термодинамическая движущая сила определяется выражением





Это соотношение между потерянной работой и увеличением энтропии в ходе процесса носит название уравнения Гюи - Стодолы.

Как упомянуто выше, термодинамический анализ предполагает, что , а не ?Т, является движущей силой потока теплоты, в противоположность сложившейся инженерной практике. Поэтому в первом приближении можно записать:



  1. Потребление полезной работы. Фактор Карно

Потребляется не энергия, а ее свойство, которое подразумевает под собой степень доступности энергии для выполнения работы. Так, например,для самопроизвольного горения пригодного газа соблюдаются законы сохранения массы и энергии, но накопленная работа, заключенная в химических связях газа, будет в значительной степени потеряна.

Под потреблением энергии понимается потребление или уменьшение полезной работы.

Потери полезной работы называют потерянной работой . Потерянная работа может быть определена как функция роста энтропии и абсолютной температуры окружающей среды и известно как соотношение Гюи -Стодолы.

В циклическом обратимом процессе максимальное количество полезной работы задается уравнением:



Множитель 1 – (T0/T) называется термодинамической эффективностью или фактором Карно.

Эффективностью называется способность производить желаемый эффект без потерь или с минимальным использованием энергии, времени, ресурсов и т.д.

Фактор Карно количественно выражает, какая доля теплоты превращается в полезную работу.


  1. Эксергия, энергия Гиббса и полезность

Эксергия - количество полезной работы, ограниченной единицей массы потока при условиях Р и Т в соответствии с условиями окружающей среды. Это наибольшая работа, которую единица массы потока может совершить, если она обратимо приводится к условиям окружающей среды.





Иногда разность H – T0S обозначается как полезность B = H – T0S, что исходит из названия «полезная работа». Однако эксергия и полезность не есть одно и то же.

Из последнего уравнения следует, что

В соответствии с определением при T0 и P0 эксергия будет равна нулю, но это не означает, что BP0T0 также равно нулю.

Полезность в условиях окружающей среды может быть определена как энергия Гиббса при этих условиях.

это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции и дающая таким образом ответ на принципиальную возможность химической реакции:

  1. Физическая эксергия

Следовательно, существует разница между физической и химическойэксергией и справедливо выражение:

Первое слагаемое правой части этого уравнения выражает количество энергии, доступное в связи с разностью в значениях температуры и давления по сравнению с окружающей средой. Второе слагаемое -химическая эксергия -выражает количество энергии, доступное в связи с разностью состава по сравнению с окружающей средой. Верхний индекс в обозначении говорит о том, что эксергия относится к условиям окружающей среды.

Для того, чтобы уяснить себе, что такое физическая эксергия, рассмотрим в качестве рабочего тела воздух. Воздух при условиях окружающей среды P0 и T0 не в состоянии совершить какую бы то ни было работу. Его эксергия равна нулю.

Однако при давлении Р =10 бар и Т= T0, воздух обладает эксергией, отличной от нуля.

Действительно, т.к.



Следовательно, Ex = RT0 ln10

  1. Эксергия смешения

Термодинамический потенциал чистого кислорода выше термодинамического потенциала кислорода в воздухе при P0 и T0.

При смешении компонентов воздуха, взятых в виде чистых веществ, до однородной смеси термодинамический потенциал каждого из них уменьшается.

Связанное с этим изменение эксергии выражается уравнением:

Так как процесс смешения протекает при P0 и T0, можно записать:

Величина эксергии смешения при параметрах смеси Р, Т и заданном составе, в соответствии со значениями эксергии чистых компонентов при Р и Т, будет равна:



  1. Количество и качество теплоты

Первый закон имеет дело с количеством энергии, а второй закон –с качеством. Рассматривая систему и ее окружение одновременно, мы видим, что первый закон выражает мысль о том, что для реального процесса общее количество Джоуль энергии, вовлеченной в процесс, остается неизменным. Второй закон говорит о том, что их качество падает. Общее количество эксергии –полезной работы –рассеивается в каждом процессе в связи с элементами необратимости процесса. Очевидно,что каждый вид энергии имеет свое качество. Его следует определить,понимая под качеством энергии ту ее часть (часть Джоулей энергии),которая связана с полезной работой. Это «качество» q имеет размерность Дж/Дж и принимает значение от нуля до единицы:0 < q< 1.

По определению, качество энергии электричества есть единица, так как теоретически электричество может быть полностью превращено в работу.

  1. Химическая эксергия. Эксергия компонентов воздуха.

Если физическая эксергия учитывает различия исключительно в давлении и температуре, то химическая эксергия (точнее – стандартная химическая эксергия) – различия в составе по сравнению с окружающей средой при давлении и температуре окружающей среды.

Величина эксергии зависит от того, до какой степени вещество или смесь далеки от состояния равновесия с окружающей средой. Примерами тому являются разности давления и температуры по сравнению с окружающей средой.

Разность температур приводит к переносу теплоты, в то время как разность давлений приводит к переносу вещества.

Физическая эксергия представляет собой наибольшую работу, которую может совершить система при приведении давления и температуры системы к давлению и температуре окружающей среды.

Однако обнаруживается, что, если физическая эксергия системы равна нулю и значит система существует в состоянии термодинамического равновесия с окружающей средой, она может существовать вне состояния равновесия с окружающей средой по другим параметрам.

Сущность этого явления лежит в разнице состава и природы компонентов, составляющих систему и окружающую среду, соответственно.

Сущность этого явления лежит в разнице состава и природы компонентов, составляющих систему и окружающую среду, соответственно.


  1. Стандартная химическая эксергия. Значения эксергии элементов.

Cтандартная химическая эксергия для вещества, находящегося в исходном состоянии при P0 и T0, может быть вычислена с использованием его парциального давления в воздухе с помощью выражения

В общем случае можно рассчитать стандартную химическую эксергию вещества j с использованием стандартной химической эксергии его элементов по уравнению:



  1. Уравнения баланса массы, энергии и энтропии

Принципиальные уравнения баланса

Общий количественный баланс в системе может быть записан как:

Поступление + производство – выход – потребление = накопление

Поступление и выход связаны, соответственно, с количествами, входящими и выходящими через границы системы.

Производство и потребление связаны, соответственно, с количествами, производимыми и потребляемыми внутри системы.

Производство и потребление связаны, соответственно, с количествами, производимыми и потребляемыми внутри системы.

Варианты общего уравнения баланса могут быть записаны для массы, энергии, энтропии и эксергии.

Масса и энергия, являясь субъектами законов сохранения (за исключением ядерных реакций), не могут ни производиться, ни потребляться. Соответственно, общий баланс, записанный для каждой из этих двух величин, принимает вид:
  1   2   3


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации