Вопрос: В чём причина потерь эксергии в теплообменных аппаратах?
Выберите один ответ:
- Только из-за гидравлических потерь
- Только из-за теплообмена при конечной разности температур
- Только из-за потерь теплоты в окружающую среду
- Из-за потерь в окружающую среду, из-за гидравлических потерь; из-за потерь теплообмена при конечной разности температур
- Из-за потерь теплоты в окружающую среду и из-за потерь теплообмена при конечной разности температур
Решение:
Эксергия — это максимальная полезная работа, которую можно получить от термодинамической системы при её взаимодействии с окружающей средой, находящейся в равновесном состоянии. Потери эксергии (или эксергетические потери) связаны с необратимыми процессами, которые происходят в системе.
В теплообменных аппаратах происходит передача теплоты от одного теплоносителя к другому. Этот процесс всегда сопровождается необратимыми явлениями, которые приводят к потерям эксергии. Основные причины потерь эксергии в теплообменных аппаратах включают:
- Потери теплообмена при конечной разности температур: Для того чтобы теплота передавалась от одного теплоносителя к другому, между ними должна существовать разность температур. Чем больше эта разность, тем быстрее происходит теплообмен, но тем больше необратимость процесса и, соответственно, потери эксергии. Идеальный (обратимый) теплообмен происходил бы при бесконечно малой разности температур, что невозможно в реальных аппаратах.
- Гидравлические потери (потери на трение): При движении теплоносителей по каналам теплообменного аппарата возникают силы трения, которые приводят к потере давления (гидравлическим потерям). Эти потери давления требуют затрат энергии (работы насосов или вентиляторов) для поддержания потока, что также является необратимым процессом и приводит к потерям эксергии.
- Потери теплоты в окружающую среду: Теплообменные аппараты не являются идеально изолированными. Часть теплоты всегда теряется в окружающую среду через стенки аппарата. Эта потеря теплоты также является необратимым процессом и уменьшает эксергию системы.
Таким образом, все три перечисленные причины (потери теплообмена при конечной разности температур, гидравлические потери и потери теплоты в окружающую среду) вносят вклад в общие потери эксергии в теплообменных аппаратах.
Рассмотрим предложенные варианты:
- Вариант 1: "Только из-за гидравлических потерь" – неполный ответ.
- Вариант 2: "Только из-за теплообмена при конечной разности температур" – неполный ответ.
- Вариант 3: "Только из-за потерь теплоты в окружающую среду" – неполный ответ.
- Вариант 4: "Из-за потерь в окружающую среду, из-за гидравлических потерь; из-за потерь теплообмена при конечной разности температур" – этот вариант включает все основные причины потерь эксергии.
- Вариант 5: "Из-за потерь теплоты в окружающую среду и из-за потерь теплообмена при конечной разности температур" – неполный ответ, так как не учитывает гидравлические потери.
Правильный ответ: 4