Узнать цену работы
Статьи по теме

Аналитическая термодинамика

Анализ термодинамических систем: основные методы

Метод тепловых балансов

Эксергетический аналитический метод

Энтропийный метод анализа

Процесс производства на промышленных предприятиях для разработки и применения конкретной технологии обработки требует соблюдения четких правил поведения в исследовательском и научном плане. Выполнения аналитических исследований является необходимой мерой для объектов транспортной инфраструктуры, предприятий и комплекса ЖКХ. С этой целью осуществляются мероприятия, цель которых - изучение термодинамических процессов и свойств.

При развитии того или иного производства в обязательном порядке необходимо решать вопрос расширения энергетических мощностей. Для этого нужен последовательный план действий, который должен быть основан на практическом применении технологий для сбережения энергии. Эксперты тесно связывают деятельность подобного плана с термодинамическим анализом. На данный момент рациональная разработка тепловых схем именуется как энергетика теплотехнологий. Развитию данного процесса способствуют аналитические исследования тех или иных термодинамических процессов.

Анализ термодинамических систем: основные методы:

Для оценки термодинамической эффективности тепловых трансформаторов необходимо прибегнуть к эксергетическому методу, в котором давление и температура являются постоянными, а также вводится эксергия в качестве новой величины. Она представляет собой энергию, которую можно получить от системы вследствие обратимого перехода от исходного состояние в состояние равновесия с окружающей средой.

Большие расходы на особые производственные технологии были вызваны спросом на строгие научные термодинамические обоснования различных методов и технологий производства. В качестве примера можно привести остро стоящий вопрос об энергетических затратах в форме виде в процессе выпаривания целлюлозы. Чтобы оптимизировать подвод энергии в форме пара от ближайшей электрической станции, были сформированы новые методы тепловых балансов. К основным аналитическим методикам относят:

  • метод тепловых балансов;
  • эксергетическая методика;
  • энтропийная методика.

Метод тепловых балансов

При расчете передачи тепла в теплообменниках температурный напор определяют как среднее значение между входным и выходным сечением.

Чтобы рассчитать теплообмен в подогревателях, необходимо прибегнуть к уравнению теплового баланса.

Данная методика нашла свое применение в технических системах и прикладной термодинамике она является довольно распространенной. Этот метод необходим для изучения аналитических методов энергетических превращений. В основе метода тепловых балансов лежит первый закон термодинамики. При этом данный закон не может дать обобщенный ответ насчет степени термодинамического совершенства как конкретного элемента и всей системы в целом. Это исходит из того, что первый термодинамический закон является частным случаем закона сохранения массы и энергии.

Немаловажно отметить, что при составлении расчетов по такой методике составляются тепловые, либо энергетические балансы. Отталкиваясь от этого, затем определяют показатель работы тепловых установок, куда относят термические двигатели с натуральным коэффициентом полезного действия для холодильных и тепловых установок. Тепловые КПД составляются для разнообразных установок теплонасосного типа и другого полезного производственного оборудования. Это нужно с целью получения эффективного и благоприятного способа выбора технологии.

Данный метод представляет собой абсолютную степень совершенства процесса производства и технологической системы в целом. Поэтому требуется введение такого термина как величина подвода энергии от источника извне. Благодаря такому подходу к возникшей проблеме каждый тепловой поток будет выходить из системы, отводясь в окружающую среду. Следовательно, они не задействованы в разрушительных процессах передачи тепла, а также не совершают полезную работу. Термические и тепловые коэффициенты полезного действия выступают в качестве относительной меры совершенства термодинамики.

Эксергетический аналитический метод

При такой аналитической методике в термодинамических процессах в расчет берется второй закон термодинамики, поскольку она базируется на понятии термодинамических потенциалов. Это говорит о том, что любая рассматриваемая система будет характеризоваться тем, что выбранные термодинамические потенциалы будут в полной мере определять работоспособность потоков вещества и энергии.

При детальном изучении основ аналитического метода, окружающая среда, вступающая во взаимодействие с технической частью системы, имеет особое значение. Осуществление реальных изменений тех. процессов возможно только вместе с окружающей средой изучаемого объекта. Параметры окружающей среды не сильно зависят параметров рассматриваемой системы. Исходя из этого, данные параметры можно воспринимать как постоянные величины.

В окружающей среде отличным примером может послужить атмосфера, океан или космос. В изучаемой системе вводится такое понятие как энергия для общей меры перемещения материи, однако этого оказывается мало для того, чтобы в полностью выполнить аналитическое изучение термодинамических процессов и эффективно решать различные технические и математические задачи. В целом данный метод может быть применен на практике, но его техническая ценность энергии зависит от собственных параметров и форм.

Энтропийный метод анализа

Чтобы перейти к такой методике, необходимо понимать, что каждому реальному тепловому процессу в термодинамике свойственен общий рост энтропии, аналогично второму закону термодинамики. Отсюда следует, что процесс приращения энтропии в системе является общим абсолютным критерием, под которым понимают совершенство теплового процесса в термодинамическом плане. Ему свойственна сумма приращения энтропии в конкретном тепловом элементе. Данный термин напрямую с пропорциональностью перерасхода химической топливной энергии или другой энергии, которая подведена к тому или иному рассматриваемому объекту. При анализе данной методики формулируется задача, цель которой - это определение перерасхода топлива.

Также в аналитической термодинамике применяют и другие методики:

  • приращение эксергий;
  • построение диаграмм (методика приращений тепловых потоков);
  • работы по вычислению эксергетического коэффициента передачи тепла.
Узнать цену работы
Узнай цену
своей работы
Нужны оригинальность, уникальность и персональный подход?
Закажи свою оригинальную работу
УЗНАТЬ СТОИМОСТЬ