Поскольку за точку отсчёта эксергии принято состояние влажного воздуха в окружающей среде, то изобарно-изотермический потенциал водяного пара в среде следует приравнять к нулю. Последнее условие и определяет выбор точки отсчёта энтальпии и энтропии водяного пара: она должна быть такой, чтобы изобарно-изотермический потенциал (функция Гиббса) водяного пара при параметрах среды равнялся нулю. Этому условию, в частности, удовлетворяет точка с параметрами t = 0°С и = 100 кПа [24].

С учётом изложенного, эксергия ненасыщенного влажного воздуха будет определяться по формуле

Mc.B + fifAAu-ro.c(Asc.B + fifAsu)- (4.44)

Имея в виду значения энтальпии и энтропии для cjocoro воздуха и водяного пара, можно записать

Акс.в = ср{т -То.с), Аки = ср{т -То.с)>

Asc.n-cp

-Лс.в1п

Р -Ри

о.с •

Ро.с-Р и

Asu-cp

Ри „о.с Ри

Тогда

евл.в = ср(г -То.с) + Ср(т -To.c)d -

, г , Р -Ри In--i?c.Bln-+ d

СрУ---Лп1п

„о.с

Используя зависимость (4.12) для влагосодержания воздуха, расчётная формула для определения эксергии влажного воздуха после простых алгебраических преобразований примет вид

бвл.в - Го.с

\с. d-cp\

Т Т ---1-1п-

о.с/

+ Лп

/о.с(0622-Ьй?) й?о.с

(4.45)

Формула (4.45) может быть использована и для определения эксергии влажного насыщенного воздуха е. В этом случае

ddT=T

8 Зак. 3799

о"

ВЛ.В

+ Rn

--1-1п-

о.су

.(4.46)

Примеры

Пример 4.8. Параметры воздуха в окружающей среде: fo.c = 15°С и do.c = 0,006кг вл/кг св. Определить эксергию влажного ненасыщенного воздуха, если его температура t = 25°С, а влагосодержание d = 0,01кг вл/кг св. При расчёте принять Pq = Р =100 кПа.

Используя формулу (4.45) и соответствующие значения для с п , с п И i?n, получим

Свл.в = 288,15

(.,006.0,0М,8б/??У-1-1п«У51 \288,15 288,15 j

-1-0,4615

(0,622 + 0,0l)lnM21±00,01.1n ««

0,622-0,01 = 0,322 кДж/кг.

0,006.

Пример 4.9. Параметры воздуха в окружающей среде: , = -25° С, , = 80%. Определить эксергию влажного ненасыщенного воздуха при t = = 22°С и ф = 50%. Считать, что р = р = Ш кПа.

Определим влагосодержание воздуха в окружающей среде. При =-25° С давление насыщения водяного пара надо льдом можно определить по формуле (3.12)

22,489(-25)

/7°* = 0,6112 ехр

= 0,0633 кПа.

272,88+ (-25) Парциальное давление водяного пара

Рп"" = о.сРТ = • 0.0633 = 0,0506 кПа. Тогда влагосодержание воздуха в окружающей среде

0,0506

о.е = 0,622-

= 0,000315кг вл/кг св.

100-0,0506

Аналогично определяем влагосодержание влажного ненасыщенного воздуха

««>K««*««*««««««*««* 4.7. Эксергия влажного воздуха *******************

17 504•22

= 0,6112 ехр -J--= 2,64 кПа, р = 0,5 • 2,64 = 1,32 кПа,

241,2 + 22

d = 0,622

1,32

100-1,32

= 0,00832кг вл/кг с.в.

Используя формулу (4.45), найдём эксергию влажного ненасыщенного воздуха

вл.в =248,15

(1,006+ 0,00832 1,86

295,15 248,15

-1-1п

295,15 248,15

+ 0,4615

/«..п ««о.ч, 0,622 + 0,000315 (0,622 + 0,00832) In ---г- +

0,622 + 0,00832

+ 0,00832 In

0,00832 0,000315

= 6,254 кДж/кг.

4.7.3. Эксергия воды

При определении эксергии воды или льда за точку отсчёта необходимо принимать состояние воды, равновесное с окружающей средой, т. е. присутствующий в атмосфере перегретый водяной пар, так как в большинстве реальных случаев влажный воздух в окружающей среде не насыщен, а, следовательно, вода или лёд неравновесны со средой [25]. В этом случае точка отсчёта совпадает с принятой точкой отсчёта при определении эксергии влажного воздуха.

Эксергия воды может быть определена по формуле

ев = АЛв - Го.с Ав»

(4.47)

где AAg и - разность энтальпий и энтропии между параметрами воды (Tg, р, Лв и 5в) и перегретого водяного пара в атмосфер-

/ гг. I 0-С ; О.с о.с ч

ном воздухе (Го.с, о,с/п п )•

Энтальпия и энтропия являются функциями состояния, поэтому путь процессов перехода из одного состояния в другое может быть произвольным.