5.4.2. Анализ абсорбционных термотрансформаторов методами термодинамики неравновесных процессов
В последние десятилетия анализ энергопреобразующих систем основывается на положениях эксергоэкономики и термодинамики неравновесных процессов [25-28]. Конечным результатом термоэкономического анализа является эффективность системы в денежном выражении.
Методы термодинамики неравновесных процессов можно использовать в тех случаях, когда в системе протекают два разных физических процесса, в результате чего возникает новый эффект [29-31]. Такие процессы необратимы как внутренне, так и внешне.
Любая необратимость в системе определяется на основе теоремы Гюи—Стодола как потеря работоспособности (эксергетические потери), представляющая собой потери первичной энергии на функционирование системы
На рис. 5.22 приведена принципиальная схема абсорбционного термотрансформатора.
Рис. 5.22. Абсорбционный термотрансформатор: 2-3 — поток слабого раствора; 1-4 — поток крепкого раствора; 5-6-7-8 — потокхладоагента. Совокупность Г + ДВ + А + Н — термохимический процесс; совокупность К + ДВ + В — основной процесс (обозначения — см. рис. 5.17-5.21)
Теоретическим циклом для термотрансформатора являются два цикла Карно, представляющие прямой цикл (термохимический компрессор) и обратный цикл (основной процесс) абсорбционного термотрансформатора (рис. 5.23).
Тепловой баланс термотрансформатора в общем виде записывается следующим образом
Рис. 5.24. Транспортировка вещества вблизи поверхности раздела
Следующий этап термодинамического анализа относится к процессам внутренне необратимым. К таким процессам относятся сжатие компрессора и дросселирование.
В абсорбционных термотрансформаторах компрессор является термохимическим, поэтому необратимость относится к процессам генерации и абсорбции.
Рассмотрим основной случай, когда над поверхностью жидкости движется пар. На поверхности образуются два ламинарных слоя: один со стороны жидкости, другой — со стороны пара. На поверхности раздела оба слоя находятся в состоянии равновесия. В этих слоях все параметры имеют градиенты, обуславливающие материальный и тепловой балансы (рис. 5.24).
За время άτ к единице поверхности поступает dm пара. В это же время с поверхности раздела
Раствор из жидкости в паровое пространство и обратно переносится под воздействием температурного поля. Поэтому наряду с переносом массы происходит перенос теплоты. Тепловой баланс для анализируемого процесса записывается так
Для определения внутренней необратимости в основном рассматриваемом процессе запишем уравнение энтропийных потоков
