Exergy is the amount of reversible work obtainable when some matter is brought to a state of thermodynamic equilibrium with ambient. This exergy is availability or useful work induced from carnot cycle, and this can calculate the irreversible loss work which occurs within any thermal or power cycle. The exergy ratio is the value of exergy divided by enthalpy of ambient reference, where the quality of energy or enthalpy in substances is evaluated by exergy ratio. Exergy is very important in optimal design method of thermal system or each component, and the value of exergy at given state is calculated by equation. Here, designer can easily understand and find the value of enthalpy because enthalpy is graphically drawn in chart, however exergy did not. In this paper, exergy and exergy ratio of air were drawn on temperature-entropy chart, and we wish to this chart is a help to design, analysis and education.
습식압축으로 압축소요동력을 줄이고 재생기로 배기가스 에너지를 회수함으로써 열효율을 향상시킬 수 있는 습식압축 재생 브레이튼 사이클에 대하여 엑서지 해석을 수행하였다. 해석모델을 통하여 시스템의 엑서지 효율과 요소별 엑서지 파괴비 및 배기가스로 인한 엑서지 손실비에 미치는 압력비와 물분사율의 영향을 조사하였다. 전형적인 운전조건에 대한 계산 결과 습식압축 재생 가스터빈 사이클에 의하여 엑서지 효율을 상당히 향상시킬 수 있음을 확인하였다. 물 분사 효과는 배기가스의 엑서지 손실의 감소와 출력 동력의 증가로 나타난다.
The exergy analysis on the heat storage performance of the senible heat storage unit which consists of the heat storage material in the concentric annulus and the hot fluid flowing through the inner tube is performed. Heat transfer characteristics which are necessary for the performance of the exergy analysis is obtained from the energy balance equations and the second law of thermodynamics. As the index of heat storage performance, the exergy lossnumber $N_{s}$, and exergy storage ratio from the concepts of the second law of thermodynamics are defined. Results are ovtained for the grometry of the storage unit, the Biot number Bi, ambient temperature $T_{o}$ as parameters. From these results the exergy storage ratio can be considered as the efficiency of the hat storage unit and is introduced as a guide to design.
An exergy analysis is carried out for the regenerative gas turbine cycle which has a potential of enhanced thermal efficiency and specific power owing to the more possible water injection than that of inlet fogging under the ambient conditions. Using the analysis model in the view of the second law of thermodynamics, the effects of pressure ratio, water injection ratio and ambient temperature are investigated on the performance of the system such as exergetic efficiency, heat recovery ratio of recuperator, exergy destruction or loss ratios, and on the optimal conditions for maximum exergy efficiency. The results of computation for the typical cases show that the regenerative gas turbine system with afterfogging can make a notable enhancement of exergy efficiency.
열효율과 비동력을 대폭 향상시킬 수 있는 잠재성을 가진 증기분사 재생 가스터빈 시스템에 대해 엑서지 해석을 수행하였다. 열역학 제2법칙을 근거로 한 해석 모델을 이용하여 압력비, 증기분사율, 주위 온도, 터빈입구온도 등 주요 설계변수들의 변화에 따라 엑서지 효율, 열교환기의 엑서지 회수율, 엑서지 파괴율 및 손실률 등 시스템의 성능과 최대 엑서지 효율에 미치는 영향을 조사하였다. 계산 결과 재생 증기분사 가스터빈 시스템은 시스템의 엑서지 효율을 대폭 증대시키고 비가역성을 감소시킨다는 사실을 확인하였다.
한국초전도저온공학회 1999년도 제1회 학술대회논문집(KIASC 1st conference 99)
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pp.169-172
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1999
The exergy method is used for analysis and evaluation of the cryogenic nitrogen production process which is operated by expansion turbene and liquid nitrogen. The exergy loss and thermodynamic effeciency are calculated for the each process. Also the operating efficiency and the exergy distribution are examined for each unit of proces. The optimal conditions to minimize the exergy loss of nitrogen column are found that nitrogen recovery ratio is maximum and operating pressure is 5.0 kg/cm2g. The exergy method can be used to design a plant and to evaluate its process.
A light water nuclear Reactor has been exergy analyzed, and the rate of irreversible exergy loss and exergy destruction is calculated for each of its components. The ratio of these losses compared to the total input exergy loss is calculated, which shows that most irreversible losses occur in the reactors, turbines, steam generators, respectively, as well as in the downstream operations. The main aim of this paper is to optimize the power plant using an innovative firefly algorithm and then to propose a novel strategy to improve the overall performance of the plant. As shown in the results, the exergy destruction rate of the plant decreased by 1.18% using the firefly method, and the exergy efficiency of the plant reached 29.3% comparing to the operational amount of 28.99%. Also, the results of the firefly optimization process compared to the Genetic algorithm and gravitational search algorithm to study the accuracy of the model for exergy analysis fitness problems in the power plants and the results of this comparison has shown that the results are nearly similar in the mentioned methods. However, the firefly is faster and more accurate in limited iterations.
Gas turbine system with steam injection has shown outstanding advantages such as high specific power and NOx reduction. In the present work, a comparative exergetic analysis was carried out for Steam Injected Gas Turbine (STIG), Regenerative Steam Injected Gas Turbine (RSTIG), and Regenerative After Fogging Gas Turbine (RAF). Effects of pressure ratio, steam injection ratio and steam injection method on the system performance was theoretically investigated. The results showed that the order of the highest exergy efficiency is RSTIG, RAF, and STIG for low pressure ratios but STIG, RSTIG, and RAF for high pressure ratios. In each arrangement, the combustion chamber has the highest exergy destruction and the compressor has the second one.
Recently a novel cycle named organic flash cycle (OFC) has been proposed which has improved potential for power generation from low-temperature heat sources. This study carries out thermodynamic performance analysis of OFC using various working fluids for recovery of low-grade heat sources in the form of sensible energy. Special attention is focused on the optimum flash temperature at which the exergy efficiency has the maximum value. Under the optimal conditions with respect to the flash temperature, the thermodynamic performances of important system variables including mass flow ratio, separation ratio, heat addition, specific volume flow rate at turbine exit, and exergy efficiency are thoroughly investigated. Results show that the exergy efficiency has a peak value with respect to the flash temperature and the optimum working fluid which shows the best exergy efficiency varies with the operating conditions.
In recent decades, exergy analysis has been holding spotlight as a useful tool in the design, assessment, optimization, and improvement of energy system. This paper presents the results of the energy and exergy analysis of a steam turbine cogeneration system for industrial complex using two efficiency concepts of conventional one and exergetic one. In order to obtain the destroyed exergy of each component, mathematical analysis is conducted by using exergy balance and the second law of thermodynamics, according as the parameters are changed, such as the ratio of returned process steam, process steam supplied, temperature and pressure of boiler and power. The computer program developed in this study can determine the efficiencies and exergy destroyed at each component of cogeneration system. As a result of this study, a component having the largest destroyed exergy was boiler. And closed and opened feedwater heater had the lowest one. The affects to the cogeneration system due to the variation of process steam flow and return rate of condensed water is shown that the total electric power efficiency(${\eta}_E$) is decreased as increasing the return rate of condensed water under constant process steam flow. As the boiler pressure is increased for the more production of electricity, the efficiency of cogeneration system was decreased.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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