View
2
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 01
An Introduction to
The Concept of Exergy and Energy Quality
by
Truls Gundersen
Department of Energy and Process Engineering Norwegian University of Science and Technology
Trondheim, Norway
Version 4 - Mars 2010 - 26 pages
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 02
Definisjon av Eksergi (Ref.: J. Szargut, Energy, vol. 5, no. 8-9, pp. 709-718, 1980)
, , , , ,
p v T xu h s
System Omgivelser 0
0
0
1 atm 1 bar25 C 298 K
difficult ....
pTx
== °=
;;
”Exergy is the (maximum - TG) amount of work obtainable when some matter is brought to a state of thermodynamic equilibrium with the common components of its surrounding nature by means of reversible processes, involving interaction only with the above mentioned components of nature”
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 03
Klassifisering av Eksergi (Ref.: T.J. Kotas, The Exergy Method of Thermal Plant Analysis, 1995)
Termomekanisk Eksergi kan dekomponeres i Temperatur basert og Trykk basert Eksergi
ex(tm) = (h – ho) – To (s – s0) = ex
(T) + ex(p)
Exergy
Physical Chemical
Mechanical Thermo-
mechanical
Kinetic Potential Temperature based
Pressure based
Mixing & Separation
Chemical Reaction
0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1
-125 -75 -25 25 75 125 175 225 275 325 375 425
ηC
T0.00.10.20.30.40.50.60.70.80.91.01.1
-125 -75 -25 25 75 125 175 225 275 325 375 425
ηC
T
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 04
Carnot-faktor s.f.a. T(ºC)
0 1xTE QT
⎛ ⎞= ⋅ −⎜ ⎟⎝ ⎠0 1xTE QT
⎛ ⎞= ⋅ −⎜ ⎟⎝ ⎠T0 = 25ºC
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 05
Temperatur og Trykk basert Eksergi
ambient
Exp W = m ⋅(Δe( p) + Δe(T ) )
Exp W = m ⋅(Δe( p) − Δe(T ) )
(T)0
01 lnp
Te C T TT
⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦
= − + (P)0 0
0 0
1ln lnpP k Pe T R C TP k P
−= =
Her: Uten Fortegns-
Konvensjon
Ex-11
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 06
Termodynamisk (Isentropisk) Virkninsgrad
T W
1 1,p T
2 2,p T
C W
2 2,p T
1 1,p T
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 07
Energivirkningsgrad (som COP) vs. Termodynamisk Virkningsgrad
COPactual =
QCWcycle
= 80003200
= 2.5
268 9.926295 268
Cideal
H C
TCOPT T
= = =− −
2.5 25.2%9.926
actualTD
ideal
COPCOP
η =
= =
Ex-12
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 08
Eksergivirkningsgrad
Prosess eller Utstyrskomponent
Eksergi Eksergi
Material og Energi-
Strømmer
Material og Energi-
Strømmer
ExTotal eller Nyttbar Eksergi Ut
Total Eksergi Innη =
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 09
Panelovn og Virkningsgrader
Ex-13
Wel
Qin
Qout
20 CinT = °
5 CoutT= °
Omgivelsestemperatur (referanse for Eksergi):
Merk at Tout < T0 0 25 C 298 KT = ° ≅
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 10
Eksergitap ved Varmeoverføring
Ex = Wmax = Q ⋅ 1−
T0
T⎛⎝⎜
⎞⎠⎟
?? ( varierer)xE T=
Ex-14
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Exergy Light
Eksergi 11
Eksergilikninger − ikke Pensum, men ...
• Eksergibalanse for Lukket System
• Spesifikk Strømningseksergi
• Dynamisk Eksergibalanse for Åpent System
[ ]2
0,2 ,1 0 2 1 0
1
1 ( ) x xb
TE E Q W p V V TT
δ σ⎛ ⎞
− = − − − ⋅ − − ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠∫
Eksergi- endring Eksergi-overføring Eksergi-
destruksjon
2
, 0 0 0V( ) ( )2x fe h h T s s g z= − − ⋅ − + + ⋅
dEx ,cv
dt= 1−
T0
Tj
⎛
⎝⎜
⎞
⎠⎟ ⋅ Qj − Wcv − p0 ⋅
dVcv
dt⎡
⎣⎢
⎤
⎦⎥
j∑ + mi ⋅ex , fi − me ⋅ex , fe
e∑
i∑ − Ex ,d
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Eksergianalyse av Dampkraftanlegg
Exergy Light
Eksergi 12
Ex-15
T. Gundersen
TEP 4120 Termodynam
ikk 1
Eksergitap i motstrøms Varmeveksler
Ex-9
Opplysninger:
Strømmer tilnærmes luft med ideell gass oppførsel
Massestrømmen er 90 kg/s for alle strømmer (neglisjerer brenselet)
Finn: (a) Utløpstemperatur T4, (b) Endring i Strømnings-eksergi for hver strøm, (c) Eksergitap i Varmeveksler
Exergy Light
Eksergi 13
Recommended