Мінімальні витрати енергії у низькотемпературних системах

Abstract

Мінімальні витрати енергії є важливими показниками термодинамічної ефективності низькотемпературної установки. У статті розглянуто можливі способи визначення мінімальних витрат енергії на низькотемпературних установках різного призначення. Найбільш дієвим способом визначення їх величини є складання схеми ексергетичного балансу установки, на підставі якого встановлюються значення ексергій отриманих продуктів, рівні шуканим мінімальним витратам. Ентропійний метод термодинамічного аналізу орієнтований, перш за все, на обчислення втрат від незворотності процесів, тому його застосування у статті не розглядатиметься. Дійсні витрати енергії в низькотемпературних системах зазвичай суттєво перевищують їх мінімальні величини. Тому встановлені некоректності використання того чи іншого методу аналізу мало впливають на результат і мають в основному методологічне значення. Завдання, що розглядається у статті, зводиться до знаходження мінімального значення витрат енергії в низькотемпературній установці для отримання заданої кількості продукту необхідної якості. Завдання у такій постановці легко трансформується в умову для систем із кількома видами продуктів. Зроблено висновок про ефективність способу знаходження цих витрат, заснованого на складанні ексергетичного балансу системи, що розглядається. Проаналізовано особливості визначення мінімальних витрат енергії у рефрижераторних установках. Знаходження якості продукту кріогенної рефрижераторної установки пов'язане з деякими складнощами. Вони зумовлені тією обставиною, що продуктом рефрижератора є холод, тобто результат процесу, що протікає у випарнику. В інших типах кріогенних систем продукт характеризується термодинамічним станом робочого тіла. Показано, що рівність нуля мінімальних витрат не вказує на відсутність працездатності кріогенних систем