Eksergiya usuli Eksergetik balanslar va eksergetik fik

Fizikaviy va kimyoviy jarayonlarda eksergiyani o’zgarishi
Umumiy xolda temperatura, bosim va tarkibning uzgarishi bilan 1 mol modda eksergiyasining ortishi de kuyidagini tashkil kiladi.

Integrallashdan sung kuyidagini olamiz

(II.16) va (II.17) tenglamalarda ē_T, ē_R, ē_X,I – sistema temperaturasi, bosimi va komponentlarning mol sonlari uzgarishida eksergiyani mos ravishda ortishi (mol ulushi x_I, agar X_i=1 bulsa).
e_T kiymatini adabietlarda odatda “termik” eksergiya (anikrogi eksergiyaning termik tashkil kiluvchilari), e_R – kiymatini bosim eksergiya (mexanik tashkil kiluvchilar), e_x – kiymatini kimeviy eksergiya deb ataydilar. e_T+e_R-e_TR-e_fiz. Yigindisini kupincha termomexanik yoki fizik eksergiya deydilar.
(II.16) tenglamada ē_x,i kiymati
ē_x,i =(e/_xi) P,T,X_i, …, X_n (ni)
porsial mol eksergiyasi deb atalishi xam mumkin va boshka shunga uxshash xossalariga kura (porsial mol xajm, porsial mol entalpiya) ushbu sistemada doimiy bosimda va temperaturada komponentning i – konsentratsiyasi uzgarishi natijasida eksergiyani ortishini bildiradi.
Xususiy xollarda, masalan ideal aralashmada ē_i=e_i barobar ya’ni komponentning porsial mol eksergiyasi toza komponent eksergiyasiga teng.
Eksergiyaning termik tashkil kiluvchilari
(II.4) tenglamasini temperatura buyicha differensiyalab
, va unga (N/T)_r,x =S_r
va (S/T_p,x –C_p/T kiymatini kuyib kuyidagini xosil kilamiz
(e/T)_r,x=S_r(1-T₀/T).
natijada S_r- const bulganda

(II.18) tenglama Tconst sharoitida ishchi jismni kizdirganda yoki sovutganda eksergiyani uzgarishini aks ettiradi.
Doimiy temperaturada (erish, bug‘lanish, kondensatsiya, kristallizatsiya) ma’lum tenglama xak:

Bosim eksergiyasi (II.4) tenglamani bosim buyicha differensiyalab

kuyidagi kiymatni kuyib
va ,
natijada kuyidagini olamiz:

PV-RT va V/T_p,x-R/P kiymat teng bulganda keng tarkalgan xususiy xol ideal gaz uchun natijada kuyidagi xosil buladi.

Agarda gaz aralashmasi noideal bulsa va ikkinchi virial koeffitsient bilan ifodalansa

u xolda

Kimeviy eksergiya. Bu kiymatni spravochniklarda yoki kerak bulsa tadkikot orkali (tajriba) topib termodinamik parametrlar orkali ifodalash maksadga muvofik buladi. Eksergiyani erkin energiya orkali ifodalash kulay buladi. Xamonki, e=N-T₀S va G=H-TS bulsa

Madomiki, dQ=-SdT+vdP tenglamasidan kuyidagi chikib kelsa

u xolda


Kup xollarda eksergiyani entalpiya va erkin energiya orkali ifodalash kulay. Tenglamadan eksergiya va erkin eksergiya uchun entropiyani chikarib tashlab, kuyidagini olish mumkin:



T-const bulganda

SHunday kilib, agar jaraen T=T₀da utsa eksergiya (va uning yukotmalari) erkin energiya va uning yukotmalariga teng.
Temperatura uzgarishida eksergiya yukotmalari erkin energiya uzgarishlariga proporsional uzgaradi. Erkin energiya va eksergiya kiymatlari atrof muxit T va T₀ temperaturalari kiymatlari urtasidagi fark kancha katta bulsa, shuncha kup farklanadi.
(II.26) va (II.27) tenglamalardan kurinib turibdiki, eksergiya (va uning ortishi) erkin energiya (va uning ortishi) yoki katta yoki kichik bulishi jaraen T>T₀ yoki T0 ligida kechishiga, shuningdek temperatura uzgarishi bilan erkin energiya kanday uzgarishiga boglik buladi.
1 bobda aytganimizdek, ekzotermik reaksiya temperaturasining ortishi bilan G kiymati usadi ya’ni (G/T)>0.
Bu xolda tenglamadan kurinib turibdiki T (T>T₀) temperatura kancha yukori bulsa erkin energiyaning (G<0) ya’ni /e/>/G/ yukotishiga solishtirganda shuncha kup eksergiya uzgaradi. SHunga muvofik endotermik reaksiya uchun karama-karshi xulosa /e/tenglamadan kelib chikib, agar jaraen N=0da kechsa, u xolda
T0 bulganda temperatura kancha past bulsa, shuncha energiya sarfietlari erkin energiyani uzgarishiga karaganda yukori buladi. Bu xol gaz aralashmalarini past temperaturada ajratish uchun xosdir.
tenglamalardan reaksiya borishida erkin energiyani uzgarishini bilib eksergiya uzgarishini xisoblash mumkin. G kiymatini ma’lum usullardan biri, masalan, kimeviy muvozanat konstantasi tenglamalari kelib chikib aniklash mumkin. Aralashmalarni xosil bulishida va ajratilishida eksergiyani uzgarishini porsial mol eksergiyalar orkali xisoblash kulay. tenglamasini komponentning i- mol soni buyicha differensiallagandan sung kimeviy potensial ē_i bilan bogliklikni xarakterlovchi tenglama olinadi.

ezish mumkinki

SHuning uchun

YUkori bulmagan bosimlarda, f_iP_i bulganda,

SHunday kilib _xi=1 bulganda eksergiyaning kimeviy tashkil kiluvchisi teng.

(II.32) tenglamasining ung kismidagi xad kimeviy issiklik yoki fazoviy ortishlarini eksergiyaga ta’sirini aks ettiradi va eksergiyaning e_t termik tashkil kiluvchisiga uxshash deb xisoblanadi. Uning tarkibiga integral issiklik N ortishi kiradi.

Agarda reaksiya issikligi yoki fazoviy utish muxit temperaturasini uzgarishiga sarflansa, e_t,x uchun tenglama e_t tenglamasidan fark kilmasligiga kiyinchiliksiz ishonch xosil kilsa buladi.
tenglamaning ung kismidagi ikkinchi xad e_r eksergiya bosimiga uxshaydi va eksergiyani sistemadagi komponent tarkibining uzgarishida uchuvchanlikga (xususiy xolda porsial bosimdan) boglikligini xarakterlaydi. Muvozanatda ideal aralashma uchun
f_i /(f_i*-X_i)
bulgan ishonch xosil kilsa buladi

tenglamasi xak.
Agar aralashma tarkibi jaraen borishida uzgarmasa, u xolda tenglama (II.21) e_r uchun tenglamasiga utadi. Real aralashmalarda e_x,r kiymati muvozanatda muvozanatli bogliklik f_i*=(x_i) xarakteri bilan aniklanadi. SHunday kilib, eksergiyaning kimyoviy tashkil etuvchilari va eksergiyaning termomexanik tashkil kiluvchilarining uzgarishi xisobida prinsipial fark formal mavjud emas. U yoki bu kimeviy reaksiyani utish imkoniyatini xisobga oladimi yoki yukmi shu bilangina fark kiladi. Eritmaning «kimeviy» eksergiyasini xisoblash uchun H_i= (x_i) va f_i* (x_i) tugrisidagi bogliklik ma’lumotlariga ega bulish kerak. Kimeviy reaksiya borishida eksergiyani uzgarishini xisoblashda kimeviy muvozanat konstantasi tugrisidagi ma’lumotlarga yoki G kiymatini xisoblashga imkon beradigan boshka ma’lumotlardan foydalanish kerak.
Bu ma’lumotlar bulmagan xollarda jumladan YA.SHurgut ishlab chikkan emperik usullardan foydalanish kerak. Reaksion aralashmalar murakkab va uzgaruvchan tarkibga ega bulgan xollarda emperik usullaradan foydalaniladi. CHunki fazoviy va kimeviy muvozanatlarni tula va anik ifodalab bulmaydi (masalan, neft boshka foydali kavlab olinadigan ma’danlar).
Tayanch suzlar va iboralar: moddaning eksergiya chegerasi, SHargut buyicha moddaning eksergiya chegarasi, generator gazi, koloshnik gazi, elementar modda Klarki, eksergiyaga bosim va temperaturaning ta’siri, fizikaviy va kimyoviy jarayonlarda eksergiyani uzgarishi, eksergiya xisobi usuli, ayrim moddalarning normal eksergiyasi, organik moddalarning eksergiyasi, yokilgi eksergiyasi, eksergiyani xisoblash chegarasi, kimyoviy eksergiya.