Відповідно до методології, викладеної в розділі 1.6.2, запишемо рівняння, що характеризує ексергетичні перетворення для теплотехнічних систем, наведених на рисунках 1.7-1.10.
Для утилізаційної схеми з рекуперацією теплоти і механічної роботи (рис. 1.7) можна записати за компонентами:
ексергія потоку палива:
, (1.45)
; (1.46)
– ексергія потоку продукту:
, (1.47)
; (1.48)
– ексергетична ефективність компонентів:
, (1.49)
; (1.50)
– для системи в цілому:
. (1.51)
Приріст ексергетичної ефективності для подібної утилізаційної системи оцінюватиметься завжди додатною величиною
. (1.52)
При розгляді утилізаційної схеми із застосуванням термотрансформації з метою нагріву середовища споживача (рис. 1.8) маємо:
– рівняння для , , записуються за виразами (1.45), (1.47), і (1.49);
ексергія потоків палива і продукту для установки утилізації:
, (1.53)
; (1.54)
ексергетична ефективність утилізаційної установки
; (1.55)
– ексергетична ефективність для системи в цілому:
. (1.56)
Приріст ексергетичної ефективності для даної утилізаційної схеми матиме місце при виконанні умови:
, (1.57)
що в наведеній формі відповідає нерівності, тобто ексергетична ефективність утилізаційної установки повинна бути вище за базову теплотехнічну установку.
Розглянемо ексергетичні критерії для рециркуляційної термотрансформаторної схеми згідно з рисунком 1.9:
– ексергія потоків палива для компонентів:
, (1.58)
; (1.59)
– ексергія потоків продукту для компонентів:
, (1.60)
; (1.61)
– ексергетична ефективність для компонентів:
, (1.62)
. (1.63)
Для даної схеми характерна особливість, що полягає в тому, що скидний потік базової теплотехнічної установки належить до категорії потоку продукту, а не палива, як це мало місце в попередніх двох утилізаційних схемах;
– ексергетична ефективність ТТУ+УУ:
. (1.64)
Включення в продукт системи величини має чисто методологічний характер, оскільки цей ексергетичний потік знаходиться усередині системи і не перетинає меж контрольної поверхні. У даному випадку за фізичною суттю система генерує цей потік, який після компенсації деструкції і втрат витрачається в системі на подальше перетворення нової маси потоку 2 між входом і виходом.
Таким чином, при визначенні ексергетичної ефективності для рециркуляційних схем необхідно виконувати умову рівності ексергії потоку продукту для базової установки і для її функціонування в сукупності з утилізаційною установкою.
Зіставлення ексергетичної ефективності за рівняннями (1.64) і (1.62) дозволяє сформулювати умову термодинамічної ефективності циркуляційної термотрансформації ВЕР:
. (1.65)
Для схеми ексергетичних перетворень на рисунку 1.10 прийнятий варіант використання як утилізаційної установки абсорбційної холодильної машини. Для базової ТТУ, як і для схем на рис. 1.7 і 1.8, мають місце одні й ті самі вирази для , і . Що стосується подібних критеріїв для утилізаційної установки, то необхідно відзначити, що два потоки з ексергією на вході і , циркулюючі через абсорбер і конденсатор відповідно, мають збільшення ексергії на виході, але цей нагрів не відповідає цільовому призначенню утилізаційної установки і тому належить до категорії палива. Таким чином, запишемо: