Systems. Methods. Technologies 2 (38) 2018

Systems Methods Technologies. V.S. Stepanov et al. Methods for determining … 2018 № 2 (38) p. 63-69 66 ласть отрицательных значений e τ относится к темпе- ратурам T менее 0 T вплоть до абсолютного нуля. Рис. 3. Зависимость e  от 0 T [5] Изменение знака e τ при переходе через 0 T приво- дит, по мнению автора [13], к соответствующему изме- нению и знака эксергии теплового потока. При темпе- ратурах выше 0 T знаки q E и Q одинаковы. Это означа- ет, что направление потока эксергии совпадает с на- правлением теплового потока. При отводе от системы энергии в форме теплоты отводится и эксергия. При температуре ниже 0 T знаки потоков теплоты и эксер- гии противоположны. Если 0 < Q , то 0 > q E и наобо- рот. В этих условиях, считает автор [13], при отводе тепла от системы происходит подвод к ней эксергии. Чем ниже температура Т тела по отношению к окру- жающей среде, тем большее количество работы может быть получено при использовании теплового потока между телом и окружающей средой (или затрачено на создание этого теплового потока). По мере приближения к абсолютному нулю при ко- нечном значении Q абсолютная величина q E вместе с e τ стремятся к бесконечности. Таким образом, и этот автор приходит к абсурдному выводу о том, что КПД тепловой машины может быть отрицательным, а его модуль при приближении темпе- ратуры технической системы к абсолютному нулю стремится к бесконечности. Полученные результаты. Казалось бы, подобные утверждения должны были обратить на себя внимание многочисленных специалистов, использующих эксер- гетический метод анализа различных систем, побудить желание высказать свое мнение по этому вопросу. Од- нако этого не произошло, и, следовательно, точка зре- ния авторов [11; 13], их заблуждения до сих пор не по- лучили аргументированного опровержения. Такую за- дачу поставили перед собой авторы настоящей статьи. Суть проблемы состоит в том, что в приведенных выше рассуждениях авторов [11] и [13] как-то исчез такой нюанс, что понятие эксергии относится не к ис- следуемой технической системе, а к совокупной изоли- рованной неравновесной системе, состоящей из рас- сматриваемой системы и окружающей среды. Макси- мальная внешняя работа, которая может быть получена приемником в результате обратимых процессов уста- новления термодинамического равновесия в этой сово- купной системе, и есть эксергия . Получить эту работу, которая всегда положительна, можно, в частности, с помощью тепловой машины С. Карно. Таким образом, при определении эксергии теплоты рассматривается совокупная изолированная система, которая включает техническую систему, способную генерировать теплоту тc Q с температурой, изменяемой от 1 T T = до K0 = T , а также окружающую среду с ус- ловно бесконечной мощностью ос Q и постоянными параметрами * * T, p 0 0 , т. е. тс ос Q Q >> . При этом в со- вокупной неравновесной системе будут происходить следующие процессы, направленные на установление в ней термодинамического равновесия (рис. 4). Рис. 4. Схема преобразования теплоты при взаимодействии технической системы с окружающей средой В зоне изменения температуры теплоты от 1 T до * T 0 внешняя работа (эксергия) совокупной системы определяется по общепринятому соотношению: 1 0 1 тc T TT Q E * q − ⋅ = . (3) Из соотношения (3) следует, что при снижении температуры 1 T величины эксергии и коэффициента работоспособности тепла e τ будут уменьшаться и при * T T 0 1 = станут равными нулю, в системе установится равновесие. При подводе теплоты от технической сис- темы в том же количестве тc Q и при дальнейшем сни- жении ее температуры * T T 0 1 < в совокупной системе вновь появится перепад температур, равный 1 0 T T * − . const 0 ос = * T,Q Техническая система Тепловая машина Окружающая среда пол А ) ( 1 тс TQ e τ