تبادل لینک هوشمند مفهوم اگزرژی (Exergy)، کاربردهای اگزرژی در تحلیل سیستم، به زبان ساده
مفهوم اگزرژی و کاربردهای اگزرژی در تحلیل سیستم: زمانی که قانون اول ترمودینامیک به عنوان اصل بقای انرژی بیان می شود، با کمیت اشکال مختلف انرژی سروکار داریم. از دیدگاه مهندسی یک کمیت انرژی دارای کیفیت است. در مجموع کیفیت به معنی درجه مفید بودن می باشد.
تغییرات در سیستم ها به وسیله عکس العمل های کار و گرما به وجود می آیند. مشاهدات قبلی نشان می دهند که عکس العمل کار بسیار مهم تر از عکس العمل گرما در تغییر حالت سیستم می باشد. از آن جایی که عکس العمل های کار درجه مفید بودن بالایی دارند گفته می شود که کیفیت بالاتری نسبت به عکس العمل های گرما دارند. حتی قانون دوم ترمودینامیک استاندارد بالاتری برای کار، نسبت به گرما، قائل می شود. کار به طور کامل به گرما تبدیل می شود اما تبدیل گرما به کار توسط دستگاهی که در یک سیکل ترمودینامیکی کار می کند، بسیار محدود است. بنابراین کار مفید تر از گرماست و به دست آوردن آن در برخی مواقع بسیار مشکل است.
کلید واژه ها: مفهوم اگزرژی (Exergy)، کاربردهای اگزرژی در تحلیل سیستم، تحلیل اگزرژی، اکسرژى Exergy. کاربردهای اکسرژى در تحلیل سیستم.Exergy.مفهوم اگزرژی.اگزرژی
میزان مفید بودن انرژی ممکن است در مورد اشکال مختلف انرژی و تبدلات آن در حالت معین به کار برده شود. ظرفیت مقدار انرژی داده شده برای تولید کار به عنوان میزان کیفیت گرما پذیرفته شده است. به طور کلی:
کیفیت انرژی، پتانسیل انرژی برای تولید کار مفید است.
کار مفید مربوط به کیفیت انرژی، پتانسیل کار انرژی خوانده می شود که به یک مبناء اندازه-گیری احتیاج دارد. این مبناء معمولاً محیط درنظر گرفته می شود. درنتیجه [1]:
پتانسیل کار یک مقدار معین از انرژی به صورت ماکزیمم کار مفید ممکن تعریف می شود که می تواند از آن انرژی در محیط معینی به دست آید.
هرگاه پتانسیل یک مقدار معین از انرژی در طول فرآیند کاهش یابد گفته می شود که انرژی کاهش درجه داده است. پس قانون اول و دوم به قانون بقا و کاهش درجه انرژی تبدیل می-شوند و به شکل ذیل درمی آیند [1]:
مقدار کل انرژی ثابت است (قاون اول).
پتانسل تولید کار مفید همواره کاهش می یابد (قاون دوم).
بنابراین انرژی در طول مدت انتقال یا تغییر شکل، باقی می ماند اما کاهش درجه می دهد. این پتانسیل که کار مفید تولید می کند، کیفیت انرژی را مشخص می کند. بقای انرژی به مفهوم کاهش استفاده از انرژی است. بنابراین کم کردن کاهش درجه انرژی در زمان استفاده از آن اهمیت زیادی دارد.
باید توجه شود که قانون اول و دوم به عمد در ترم های انرژی بیان شده اند. اگر بخواهیم مقدار پتانسیل یک سیستم در حالت معین یا تغییر در پتانسیل کار فرآیندی را داشته باشیم باید هر دو قانون را هم زمان به کار گیریم. این روش با بسیاری از بحث های مقدماتی ترمودینامیک تفاوت دارد. در آن بحث ها هر یک از قوانین به طور جداگانه بررسی می شدند. با ترکیب دو قانون یک معادله کلی برای محاسبه عکس العمل کار در حضور بازگشت ناپذیری ها به دست می آید که با این معادله می توانیم به پتانسیل کار سیستم ها مقداری نسبت دهیم. دلیل ترکیب این دو قانون این است که قانون اول شامل ترم کار است اما ترم مربوط به بازگشت ناپذیری ها (تولید انتروپی) در آن وجود ندارد و هیچ ترم دیگری به جای آن نوشته نشده است. پس برای بیان ارتباط مستقیم با تولید انتروپی (یا بازگشت ناپذیری) باید قانون دوم با قانون اول ترکیب شود.
1-قانون کار تلف شده و مفهوم اگزرژی
برای برطرف کردن نقص جدایی دو قانون اول و دوم ترمودینامیک ابتدا قانون کار تلف شده را در حالت کلی به دست می آوریم. در این بخش از نتایج کلی به حالت ساده خواهیم رسید.
پتانسیل کار یک سیستم که فقط با محیط تبادل حرارت دارد نسبت به حالت مرده اش اگزرژی آن حالت یا دسترسی ترمودینامیکی نامیده می شود.
درواقع اگزرژی ماکزیمم کار مفیدی است که از یک جریان ماده و یا انرژی قابل حصول است [2]: همان طور که گفته شد کار مفید در صورتی ماکزیمم خواهد شد که فرآیند بازگشت پذیر باشد. بنابراین کار برگشت پذیر با اگزرژی رابطه دارد.
با جمع بندی عبارات بالا به نتایج مفیدتری می رسیم. مثلا این که انتروپی تولید شده توسط سیستم مقیاسی برای اندازه گیری کار در دسترسی است که نابود شده است و دوم این که در حد بازگشت پذیری امکان محاسبه کران بالای نرخ انتقال کار سیستمی که ظرفیت آن را دارد، وجود دارد.
نظرات شما عزیزان:
