مفهوم اگزرژی (Exergy)، کاربردهای اگزرژی در تحلیل سیستم، یک نمونه تحلیل اگزرژی

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، یک نمونه تحلیل اگزرژی، مفهوم اکسرژى (Exergy)، کاربردهای اکسرژى در تحلیل سیستم، یک نمونه تحلیل اکسرژى 

     مطلب پیشنهادی (مواد تغییر فاز دهنده):

     تحلیل و طراحی سیستم گرمایشی ساختمان مسکونی با استفاده از ذخیره کننده های حرارتی PCM

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 [1]:

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. سیستمی با چند ورودی و خروجی، شکل (1) درنظر بگیرید.

( جهت مطالعه متن کامل این قسمت فایل پیوست را دانلود نمایید. )

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 ای دارد که به زودی بیان خواهد شد. 

با فرمول بندی معادلات بالا بر اساس توابع اگزرژی (دسترسی) به نتایج مفیدتری خواهیم رسید. برای این منظور محتوای آنالیز را در دو نتیجه خلاصه می کنیم. اول 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 و با استفاده از معادله (4) امکان محاسبه کران بالای نرخ انتقال کار سیستمی که ظرفیت آن را دارد، وجود دارد.

( جهت مطالعه متن کامل این قسمت فایل پیوست را دانلود نمایید. )

این موازنه ی اگزرژی به طور مفروض فقط در محدوده ی بازگشت پذیری وجود دارد. چهار ترم سمت راست معادله ی (11) در بخش های بعدی معرفی خواهند شد. دیاگرام محاسبه اگزرژی در شکل (3) آمده است. توجه کنید که شکل (3) شبکه ی جریان اگزرژی مربوط به شکل (1) در محدوده بازگشت پذیری است. 

( جهت مطالعه متن کامل این قسمت فایل پیوست را دانلود نمایید. )

شکل (4): روش دیگری برای محاسبه اگزرژی در شکل (1) که نشان می دهد چگونه اگزرژی تلف شده موازنه ی بین اگزرژی ورودی و خروجی را تغییر می دهد [2].  

( جهت مطالعه متن کامل این قسمت فایل پیوست را دانلود نمایید. )

یک نمونه تحلیل اگزرژی[3]:

فرض کنید w  500 حرارت با دمای المنتK 1000. در بالای المنت سرامیک با دماK 500  که هر دوی آنها در شکل (6) نشان داده شده‌اند. از انتقال حرارت به سمت پایین صرفنظر می‌کنیم. جریان اگزرژی و نابودی اگزرژی را در فرایند بیابید.

( جهت مطالعه متن کامل این قسمت فایل پیوست را دانلود نمایید. )

حال حجم کنترل C.V.2 را در نظر میگیریم از سطح المنت به سمت صفحه بالایی. در اینجا حرارت از 1000K حرکت و به 500K در صفحه بالایی می‌رسد بدون هیچ کاری:

( جهت مطالعه متن کامل این قسمت فایل پیوست را دانلود نمایید. )

منابع:

[1]. Kenneth Wark, Jr., Advanced Thermodynamics for Engineers, McGraw-Hill, New York, 1995.

[2]. A. Bejan, Advanced engineering Thermodynamics, New York, 1988

[3]. G. Van Wylen, R. Sonntag, C. Borgnakke, Fundamental of Thermodynamics, Wily, 1997

 

مشخصات

توسط: محمد نصیری لوحه سرا تعداد صفحات: 16 تاریخ درج: ۱۳۹۵/۷/۱۳ منبع: دیتاسرا

خرید آنلاین

عنوان: مفهوم اگزرژی (Exergy)، کاربردهای اگزرژی در تحلیل سیستم، یک نمونه تحلیل اگزرژی حجم: 2.74 مگابایت قیمت: 49500 تومان رمز فایل (در صورت نیاز): www.datasara.com نرم افزارهای مورد نیاز: winrar - adobe acrobat - office

در صورتی که به هر دلیل از خرید خود رضایت نداشتید
تنها با ارسال یک ایمیل وجه خود را دریافت نمایید

تحلیل و طراحی سیستم گرمایشی ساختمان مسکونی با استفاده از ذخیره کننده های حرارتی PCM

 "پایان نامه مهندسی مکانیک مقطع کارشناسی ارشد - گرایش تبدیل انرژی" تحلیل و طراحی سیستم گرمایشی ساختمان مسکونی با استفاده از ذخیره­ کننده ­های حرارتی PCM   تهیه شده بصورت کاملا انحصاری توسط ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 449000 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: پایان نامه

مکانیک شکست (Fracture Mechanics)

مقدمه : یکی از عمده ‌ترین مسائلی که انسان از زمان ساختن ساده‌ترین ابزارها با آن مواجه بوده است پدیده شکست در اجسام می‌باشد و درواقع برای استفاده از مواد ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 49500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: پایان نامه

مفهوم اگزرژی (Exergy)، کاربردهای اگزرژی در تحلیل سیستم، یک نمونه تحلیل اگزرژی

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 ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 49500 تومان

 مشخصات کلی: 

صفحات متن ترجمه: 16

گروه: پایان نامه

Stable And Metastable State

مقدمه: گیبس در مقاله خود در سال 1873 به نام "روشی در توصیف هندسی خواص ترمودینامیکی مواد در سطوح" خلاصه ‌ای ابتدایی از قوانین معادله‌ی جدیدش را معرفی می‌کند که ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 44500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: پایان نامه

مطالعه عددی ذوب کردن در داخل حلقه‌های افقی متحد المرکز و خارج از مرکز

چکیده: این مقاله، به بررسی عددی روی ذوب مواد تغییرفازدهنده با استفاده از N-eicosane  در داخل یک سیلندر استوانه‌ای می‌پردازد. شبیه سازی عددی برای ذوب مواد تغییرفازدهنده  بین دو استوانه در حالت‌های متحدالمرکز و خارج از مرکز با استفاده از نرم‌افزار فلوئنت که دمای اولیه‌ی آن C˚۱ است. استوانه‌ی داخلی، لوله‌ای با دیواره‌های داغ درنظر گرفته می‌شود در حالی‌که لوله‌ی ... [ ادامه مطلب ]

انرژی خورشیدی و کاربرد های آن در گرمایش،سرمایش و ذخیره سازی انرژی (فصل اول: انرژی خورشیدی)

خورشید منبع عظیم انرژی بلکه سرآغاز حیات و منشاء تمام انرژیهای دیگر است. در حدود ۶۰۰۰ میلیون سال از تولد این گوی آتشین می‌گذرد و در هر ثانیه ۲/۴ میلیون تن از جرم خورشید به انرژی تبدیل می‌شود. با توجه به وزن خورشید که حدود ۳۳۳ هزار برابر وزن زمین است. این کره نورانی را می‌توان به‌عنوان منبع عظیم انرژی ... [ ادامه مطلب ]

شبیه سازی عددی عملکرد حرارتی سیستم گرمایش از کف با مواد تغییر فاز محصور (PCM)

چکیده در مقاله حاضر، یک نوع از مواد تغییر فاز محصور گرمایش از کف آب گرم دما پایین و همچنین سیستم تابشی خورشیدی مورد بررسی یک ساختار ،PCM  قرار گرفته است . برای به دست آوردن بهترین عملکرد خواص جدید گرمایش ی طراحی گردیده که در آن لوله های انتقال حرارت در یک لایه محصور مواد تغییر فاز بدون بتن ریزی ... [ ادامه مطلب ]

دینامیک سیالات محاسباتی‎

فصل اول (معرفی CFD): برای حل جریان حول یک هندسه دلخواه از این روش ها استفاده می شود: روش تجربی، روش تحلیلی، روش عددی یا CFD هر یک از این روش ها کاربرد خاص خود را دارد و از مزایا و معایب خود برخوردار است.در روش تجربی از آزمایشگاه و تونل باد گرفته تا تست های واقعی پرواز استفاده می شود ... [ ادامه مطلب ]

اثبات ریاضی روابط پتانسیل شیمیایی

... [ ادامه مطلب ]

بررسی عددی اثر نرخ کرنش بر پیش بینی آسیب به کمک معیارحدشکل‌دهی دینامیکی در فرآیند شکل‌دهی ورق‌های فلزی با سرعت بالا

... [ ادامه مطلب ]

دستورالعمل طراحی و محاسبه سیستم روشنایی

 مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 59500 تومان

 مشخصات کلی: 

صفحات متن اصلی: 30

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل طراحی مخزن فلزی هوایی بر اساس آیین نامه AISC با در نظر گرفتن نیروی باد و زلرله

 فایل پیش رو اکسل طراحی مخزن فلزی هوایی می باشد که بر اساس آیین نامه AISC و با در نظر گرفتن نیروی باد و زلرله محاسبات را انجام داده و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 39500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل طراحی براکت فلزی بر اساس آیین نامه AISC-ASD 9th, Appendix F

 براکت های فلزی عناصر کنسولی هستند که در ستون ها جهت ایجاد اتصال تیرها پیش بینی می شوند. فایل پیش رو اکسل طراحی براکت فلزی می باشد که بر اساس آیین ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 39500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل طراحی براکت بتنی بر اساس آیین نامه IBC 2018 - ACI 318,19 و CBC 01 - ACI 318,95

 براکت های بتنی عناصر کنسولی هستند که در ستون ها جهت ایجاد اتصال تیرها پیش بینی می شوند. فایل پیش رو اکسل طراحی براکت بتنی می باشد که بر اساس آیین ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 39500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل تحلیل اتصال برشی دارای خروج از مرکزیت برای گروه پیچ

 این برنامه ظرفیت برشی اتصال پیچ و مهره ای دارای خروج از مرکزیت برای گروه پیچ را محاسبه می کند، ابزاری مناسب برای طراحی صفحات gusset و اتصالات پیچ و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 39500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

فایل اکسل طراحی روسازی آسفالتی بر مبنای آیین نامه آشتو و استفاده از آزمایش ظرفیت باربری کالیفرنیا

 فایل پیش رو اکسل طراحی روسازی آسفالتی بر مبنای آیین نامه آشتو می باشد که با استفاده از نتایج آزمایش ظرفیت باربری کالیفرنیا CBR اطلاعات ورودی را تحلیل و نتایج را ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 39500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

طراحی ابعاد و سازه شالوده های عمیق (شمع ها و پایه های عمیق) در خشکی

 مجموعه دستورالعمل های ارائه شده در دیتاسرا شامل ضوابط و مراحل تحلیل و طراحی سازه های گوناگون صنعتی و بر اساس الزامات مندرج در آیین نامه های معتبر داخلی و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 59500 تومان

 مشخصات کلی: 

صفحات متن اصلی: 27

گروه: دستورالعمل طراحی

تحلیل غیرخطی و مدل سازی عددی تیر بتن مسلح تقویت شده با FRP توسط Finite Element Method

 "پایان نامه مهندسی عمران مقطع کارشناسی ارشد - گرایش سازه" تحلیل غیرخطی و مدل سازی عددی تیر بتن مسلح تقویت شده با FRP توسط Finite Element Method   مشخصات کلی: شامل فایلهای word و ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 64500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

بررسی پارامترهای هندسی مهاربند زانویی

 "پروژه دانشجویی مهندسی عمران" بررسی پارامترهای هندسی مهاربند زانویی   مشخصات کلی: شامل فایلهای word و pdf بالغ بر 146 صفحه (4 فصل) فهرست مطالب فصل اول 1-1- مقدمه 1-2- شکل پذیری سازه ها 1-3- مفصل و لنگر پلاستیک 1-4- منحنی ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 64500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی

شناسایی و رتبه بندی دلایل انحراف از هزینه پیش بینی شده و ارائه راهکارهای کاهش آن: مطالعه موردی پروژه های "پتروشیمی الف"

  "پایان نامه مهندسی عمران مقطع کارشناسی ارشد - گرایش مهندسی و مدیریت ساخت"   شناسایی و رتبه بندی دلایل انحراف از هزینه پیش بینی شده و ارائه راهکارهای کاهش آن: مطالعه ... [ ادامه مطلب ]

قیمت: 129500 تومان

 مشخصات کلی: 

گروه: دستورالعمل طراحی