| (۳-۲۲) |
|
و بالاخره نشان دهنده نرخ تخریب اگزرژی به علت بازگشت ناپذیریهای داخل حجم کنترل میباشد که می تواند بوسیله رابطهی (۳-۲۰) و یا رابطهی برای یک حجم کنترل محاسبه گردد.
در شرایط پایدار رابطهی (۳-۲۰) بصورت زیر تبدیل خواهد شد:
| برای دانلود متن کامل این فایل به سایت torsa.ir مراجعه نمایید. |
۳-۲-۲-۳ تخریب اگزرژی
ناکارآمدیهای ترمودینامیکی واقعی در یک سیستم حرارتی به تخریب اگزرژی و اتلاف اگزرژی در آن سیستم مربوط میشود. تمامی فرآیندهای واقعی به علت وجود اثراتی همانند واکنش شیمیایی، انتقال حرارت بواسطهی اختلاف دمای محدود، اختلاط مواد با ترکیبات و حالتهای مختلف، انبساط آزاد و اصطکاک، فرآیندهایی بازگشت ناپذیر هستند. یک تحلیل اگزرژی اجزایی از سیستم را که دارای بیشترین ناکارآمدی ترمودینامیکی هستند و نیز فرآیندهایی که مسبب آن میشوند مشخص مینماید.
بطور کلی ناکارآمدیها در یک جز سیستم در صورتی که باعث کاهش هزینه سرمایه گذاری کل سیستم و یا کاهش هزینهی سوخت در اجزای دیگر نشوند، باید از بین رفته و یا کاهش یابند.
تلاش برای کاهش مصرف منابع انرژی باید بر روی اجزایی متمرکز گردد که بیشترین پتانسیل را برای بهبود و اصلاح دارند. در حال حاضر و باتوجه به وضعیت پیشرفتهای تکنولوژیکی، بعضی از موارد تخریب و یا اتلاف اگزرژی در اجزای یک سیستم اجتناب ناپذیرند. برای مثال قسمت عمده تخریب اگزرژی در یک فرایند احتراق نمیتواند حذف شود و تنها قسمت کوچکی از آن را میتوان بوسیله پیش گرم کردن مواد اولیه احتراق و یا کاهش مقدار هوای اضافی کاهش داد.
در یک فرایند بهینهسازی ترمودینامیکی هدف کمینه سازی ناکارآمدیهاست در حالی که در بهینهسازی ترمواکونومیکی هدف تخمین مقادیری از ناکارآمدیهای ترمودینامیکی می باشد که از لحاظ هزینه بهینه باشند.
شکل ۳-۲: پروفیل دما و دمای متوسط ترمودینامیکی برای دو جریان که از یک مبدل حرارتی آدیاباتیک در فشار ثابت عبور میکنند
انتقال حرارت بواسطه یک اختلاف دمای محدود فرایندی بازگشت ناپذیر میباشد. شکل (۳-۲) پروفیل دما را برای دو جریان که از یک مبدل حرارتی آدیاباتیک عبور میکنند نشان میدهد.
برای محاسبهی تخریب اگزرژی بعلت انتقال حرارت از جریان گرم به جریان سرد میتوان از رابطهی زیر استفاده نمود:
که دمای متوسط ترمودینامیکی برای جریان گرم و جریان سرد به طریق زیر بدست میآیند:
