Эксергия

Потери эксергии обычно подразделяют на внутренние, связанные с производством энтропии в контрольном объеме за счет необратимости процессов, и внешние, которые определяются эксергиями массовых и тепловых потоков, полезно не используемых вне контрольного объема (например, сбросного потока). Эксергетический к. п. д. можно, используя уравнение (7.36), представить как функцию потерь в отдельных стадиях процесса [c.240]

Можно допустить, что термодинамическое совершенство процесса разделения в реакционно-диффузионных мембранах также окажется функцией величин Ф,, а,/, х и 1Х Аг. Если использовать значения ац и Л1 = Ф,Л,-, то потери эксергии в мембранах такого типа можно вычислить по уравнениям (7.47) и (7.52), эксергетический к. п. д. проницания по соотношениям (7.54) —(7.56), (7.64) и (7.66), приведенные плотности проникшего целевого и суммарного потоков — по уравнениям (7.58), (7.59) и (7.67), состав проникшего потока по выражениям (7.62) и (7.65). Применимость соотношений несопряженного массопереноса для расчета эффективности разделения в реак-ционно-диффузионных мембранах основано на общности подхода, трактующего мембрану в сечении как точечную систему с конечным значением движущей силы на границах, т. е. как черный ящик . При этом предполагается, что перенос компонентов смеси сопряжен только с химической реакцией, взаимно их потоки независимы. [c.249]

Рис. 7.4. Эксергия энтальпии совершенного идеального газа (/г =1,4)

Как известно, любые процессы разделения не могут протекать самопроизвольно и должны, в соответствии со вторым началом термодинамики, сопровождаться затратой работы извне. В идеальных процессах величина этих затрат определяется только состояниями исходной смеси и продуктов разделения, в реальных процессах непременно возникают дополнительные затраты работы, связанные с необратимостью физико-химиче ских превращений и зависящие от способа их реализации, т. е от ряда внутренних характеристик процесса. В настоящем раз деле приведены соотношения для расчета энергетических за трат в эталонном процессе на основе понятий минимальной ра боты и эксергии экстракции компонента или фракции из смеси газов. [c.229]

Рис. 7.4 дает представление об изменении эксергии энтальпии идеального газа постоянного состава и постоянной теплоемкости при различных Р и Т. В идно, что эксергия при,Р>Ро и любой температуре Т То всегда положительна, т. е. газ в этих состояниях располагает запасом возможной полезной работы. Это относится и к области Т<СТо, где безразмерная энтальпия отрицательна. Отрицательные значения эксергии энтальпии возможны только при давлениях ниже давления внешней среды Р<Ро — это соответствует затратам работы извне для извлечения газа во внешнюю среду. [c.236]

При анализе процессов разделения в условиях стационарного потока часто используют понятие эксергии экстракции отдельного компонента или фракции из исходной смеси [1]. [c.234]

Потери эксергии при селективном проницании [c.241]

Напомним, что эксергией называют часть энергии системы, способную к превращению в полезную работу при обратимом переходе в состояние равновесия с окружающей средой, которое определяется равенством всех интенсивных параметров, характеризующих систему и внешнюю среду [c.234]

Молярная эксергия газовой смеси как функция состояния определяется соотношением [c.235]

Для идеального газа при Т = Тср эксергия энтальпии является функцией давления [c.236]

В изотермических процессах без химических превращений при Т=Тср диссипативная функция и, следовательно, плотность потерь эксергии, равны сумме произведений плотностей потоков массы Л и импульса Р,/ на соответствующие движущие силы [c.241]

С учетом сказанного, третий член уравнения (7.21), представляющий разность эксергий смесей за.данного состава и состава, соответствующего химическому равновесию с внешней средой, можно представить в виде [c.237]

Эту величину принято называть эксергией экстракции [1], которая определяет затраты работы на извлечение 1 моля смеси заданного состава из внешней среды при Р и Т. [c.237]

Используя уравнения (7.26) и (7.27), можно получить расчетные соотношения для эксергии экстракции, в частности, при Т = Та и Р = Ро имеем [c.237]

Далее, подставляя выражения для химического потенциала как функции состава или активности (2.2), получим для эксергии экстракции смеси [c.237]

Полная эксергия смеси при произвольных значениях Р иТ находится как сумма эксергии энтальпии смеси постоянного [c.237]

Рнс. 7.5. Эксергия экстракции бинарной идеальной газовой смеси состояние. Та, Ра, Хо—начало отсчета эксергии экстракции ординаты точек Ао, Во. Л, В — эксергии экстракции чистых компонентов п фракций А п В ординаты точек Со, С пропорциональны минимальной работ Л разделения исходной смеси на чистые продукты и фракции А н В [c.238]

При анализе газоразделительных установок в качестве внешней среды можно условно принять исходную газовую смесь с параметрами То, Ро и составом ,о. В этом случае константа отсчета и эксергия исходной смеси принимается равной нулю, а эксергии продуктов разделения определяются как сумма эксергии энтальпии и эксергии экстракции продуктов разделения, отсчитанные от параметров, равновесных исходной газовой смеси. [c.238]

Минимальные работы извлечения чистых веществ ТГ,- или фракций вычисляемые по уравнениям разд. 7.1.1, могут определяться также как эксергии продуктов разделения, взятые с обратным знаком [c.238]

Минимальная работа разделения 1 моля исходной смеси определится как сумма эксергий продуктов разделения [c.239]

Таким образом, расчет затрат работы на разделение смеси в идеальном процессе сводится к вычислению эксергий продуктов разделения, при этом для отсчета эксергий удобно принять параметры, равновесные ис.ходной газовой смеси. Затраты работы в реальном процессе разделения значительно выше, что вызвано необратимостью всех процессов в мембранном газоразделительном устройстве. Анализу этих потерь посвящен следующий раздел главы 7. [c.239]

Потоки вводимой и выводимой эксергии связаны балансовым соотношением [c.239]

Расчет внутренних потерь эксергии основан на использовании уравнения [c.240]

Расчет потерь эксергии в процессе селективного проницания газов через мембрану сводится к интегрированию диссипативной функции по всему объему мембраны, которое можно представить в форме последовательного интегрирования по толщине (вдоль координаты г) и площади поверхности мембраны А [c.241]

Анализ соотношений для эксергетического к. п. д. и приведенных массообменных характеристик показывает, что эти величины оказываются функцией отношения (а не разности) давлений в напорном и дренажном каналах. Однако масштабный поток, согласно (7.59), непосредственно зависит именно от разности давлений (Р —Р"), коэффициента проницаемости и толщины диффузионного слоя мембраны. Следовательно, производительность мембранного модуля также окажется функцией этих характеристик мембраны и технологического режима. Повышение разности давлений при сохранении оптимального их отношения (е е ) позволит интенсифицировать мембранное разделение при сохранении максимума энергетической эффективности. Разумеется, этот путь интенсификации ограничен возрастающим негативным влиянием внешнедиффузионного сопротивления массообмену (см. гл. 4). Далее будет дана оценка потерь эксергии в результате этого влияния. [c.248]

Концентрации растворенного компонента на поверхности мембраны С и С" определяются сорбционным равновесием с объемной газовой фазой в напорном и дренажном каналах модуля (см. раздел 3.2.1), составы последних обычно являются результатом численного расчета модуля (см. главу 4). Таким образом, соотношения (7.46) и (7.47) позволяют дать расчет и анализ потерь эксергии при селективном проницании газов через мембрану, если известно распределение концентраций на поверхности и в сечении мембраны. [c.242]

Потери эксергии в мембране находят с учетом (7.41) интегрированием диссипативной функции по всей поверхности мембраны в модуле [c.243]

Несложно заметить, что выражение (7.52) представляет алгебраическую сумму убыли эксергии энтальпии проникшего потока и обратимой работы извлечения (Wp <0) фракции проникшего потока из смеси в напорном канале, причем разделяемая смесь принята идеальной. Более общее выражение может быть получено из (7.50) с учетом соотношений (7.16) для обратимой работы извлечения фракции неидеальной смеси Wp и (7.23) для молярной эксергии энтальпии проникшего потока Ер Т, Р) [c.243]

Термодинамическое совершенство процесса проницания оценивает эксергетический к. п. д. по уравнению (7.37), причем в качестве затрат эксергии целесообразно использовать убыль эксергии энтальпии проникшего потока, равную располагаемой работе процесса проницания [c.243]

Результаты расчета интегральных потерь эксергии в мембранном модуле будут обсуждаться далее, в разд. 7.3. [c.248]

Первые два члена уравнения (7.21) определяют часть эксергии, связанную с отличием термических параметров исходного состояния смеси от Ро и То эту составляюшую эксергии можно назвать физической эксергией или, в условиях стационарного потока, — эксергией энтальпии (по аналогии с термином свободная энтальпия для функции Гиббса). Для расчета эксергии [c.235]

Расчетное соотношение для эксергии энтальпии вещества постоянного состава можегг быть выражено через энтальпию и энтропию [c.236]

Вернемся к анализу уравнения (7.21), третий член которого определяет часть эксергии, обусловленной отличием химического состава смеси от равновесного с внешней средой ( с,о). Частная производная дЕ1дх1) р, т, х - при представляет парциальную молярную эксергию компонента в смеси данного состава при Р и Т. Связь парциальной эксергии компонента с парциальной энтальпией и химическим потенциалом определяется соотношением [c.236]

Расчет постоянной отсчета предельно прос1, если все компоненты смеси имеются а универсальной внешней среде—атмосферном воздухе, в этом случае Е То, Ро,. 1,о,..., л й,о)=0. Если некоторые компоненты смеси не содержатся в атмосфере, необходимо использовать метод Я. Шаргута, позволяющий рассчитать эксергии этих веществ по реакции отсчета, в результате которой образуется вещество, достаточно распространенное в атмосфере [3, 4]. Наиболее часто используют реакции горения с образованием воды и диоксида углерода. Следует заметить, что столь детальное определение постоянной отсчета эксергий имеет смысл при термодинамическом анализе сложных систем, включающих несколько технологических установок различного назначения, в том числе химические реакторы, где возникают новые вещества. [c.238]

На рис. 7.5 показана зависимость эксергии экстрации бинарной идеальногазовой смеси от ее состава, начало отсчета соответствует составу хо. [c.238]

Величины уп=Вп/ Е — р) и (I—r n)=DnlEn характеризуют соответственно долю вводимой эксергии и коэффициент потерь в отдельной подсистеме. Если представить у и Цп как функции параметров, появляется возможность анализа и оптимизации технологического режима в целом. [c.240]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология