热力系的有效能

也即㶲，一般而言热量Q可能转变为功的部分为:

$E_{x,Q}=W_{max}=(1-T_0/T)Q$

工质的有效能

工质在与环境相互作用下,从任意状态过渡到与环境相平衡的状态所能完成的最大功量被称为工质的有效能

在闭系中,可以表示为:

$E_x = W_{u,max} = (U+p_0V-T_0S)-(U_0+p_0V_0-T_0S_0)$

在开系中,可以表示为:

$E_x = W_{u,max} = (H-T_0S)-(H_0-T_0S_0)$

从进口状态1经稳定流动过程到出口状态2所完成的最大有用功则是:

$W_{u,max}=E_{x1}-E_{x2}$

㶲损失和熵存在如下恒成立关系(在$P_0,T_0$环境中):

$\delta W_t = T_0 \delta S_g$

㶲分析

用熵来定义能效,则有:

$\eta = 1- \frac{㶲损失}{总㶲}$

其中,环境的㶲为零,系统和外界在边界通过功传递能量,㶲损=环境参数+熵

系统㶲变化 = 进入系统㶲 - 离开系统㶲 + 㶲损($T_0S_g$)

熵产难以计算,分析㶲损失主要有两个方法:

• 㶲平衡方程

  1. 伴随热量传递而传递的㶲量(e.g. 传递热量$Q$,伴随传递的热量㶲则为$E_{x,Q}=Q(1-T_0/T_r)$)
  2. 伴随功量传递而传递的㶲量(轴功电功功量即㶲量)
  3. 伴随质量传递而传递的㶲量

• 计算熵产(更简便)

  1. 查图查表计算
  2. 构建可逆过程,利用 $dS = \frac{dU + pdV}{T}$
  3. 构建孤立体系,利用孤立体系熵增原理计算

注:可逆热机依然会有㶲损失