Эксергия (работоспособность) — максимальная работа, которую может совершать система в обратимом процессе при переходе от данного состояния до равновесия с окружающей средой, кДж/кг
(33)
В общем случае эксергию подразделяют на физическую и химическую.
Физическая эксергия вещества не равна нулю, если параметры его состояния (р и Т) отличаются от параметров окружающей среды (р0 и Т0 ).
Химическая эксергия вещества с параметрами (р и Т) определяется работой, которая может быть получена в обратимом процессе установления равновесия компонентов вещества с соответствующими компонентами окружающей среды.
Эксергия топлива (химическая) — максимальная работа, получаемая в обратимом процессе, в котором принимают участие горючие элементы топлива с кислородом воздуха. Продукты сгорания при этом должны находится в состоянии термодинамического равновесия с окружающей средой, и водяные пары в продуктах сгорания будут сконденсированы и иметь нулевую эксергию.
Для многих топлив численное значение эксергии практически совпадает с высшей теплотой сгорания.
Эксергия теплоты — максимальная работа, которая может быть получена от теплоты Q, переданной горячим источником с температурой Т окружающей среде с температурой Т0 и численно равная работе обратного цикла Карно, осуществленного в интервале температур Т1 — Т0, кВт:
(34)
Эксергетический баланс котельного агрегата — соотношение, оценивающее качество вырабатываемой теплоты, по отношению к параметрам окружающей среды, включающее, как в тепловом балансе, слагаемые: химическую эксергию топлива Эхт, физическую эксергию топлива Эфт и воздуха Эфв, эксергию получаемого теплоносителя (пара или горячей воды) Эпол и эксергии составляющих потерь теплоты SЭq и потерь эксергии вследствие необратимости процесса горения Эгор, необратимости теплообмена Этепл и смешения потоков Эсм, кВт:
, или (35)
(36)
Величины составляющих эксергетического баланса в первую очередь зависят от превышения температуры теплоносителя над температурой окружающей среды.
Эксергетический КПД — отношение полезноусвоенной эксергии Эпол к эксергии Эзатр, затраченной на выработку теплоты, %:
(37)
Как правило, эксергетический КПД не превышает половины теплового КПД. Это связано с тем, что при высокой температуре горения топлива, равной 1800…2200 0С, и образовании продуктов сгорания высокого теплового потенциала, получаемый в котельном агрегате теплоноситель-водяной пар имеет значительно меньшую температуру — 460 — 500 0С, что снижает его энергетическую ценность