Эксергия и анергия стационарного потока
Поток вещества, пересекающий границы открытой системы, переносит через них удельную энергию 
. Следовательно, при определении соотношений между эксергией и анергией необходимо оценивать величины этих составляющих.
 Рисунок 7.6 Эксергия и анергия стационарного потока. б) Диаграмма потоков эксергии и анергии при обратимом поточном процессе |
Проведем контрольную поверхность, ограничивающую стационарный поток вещества, который покидает ее с параметрами 
и 
, на уровне 
, с пренебрежимо малой скоростью 
. В таком состоянии поток вещества, покидающий контрольное пространство несет в себе лишь анергию. Если стационарный процесс течения обратим, то эксергия, отдаваемая в виде технической работы совпадает с эксергией, вносимой с потоком вещества, а сумма анергии, покидающей систему с потоком вещества, и анергии передаваемого тепла в точности равна анергии, вносимой в открытую систему с потоком вещества. Эксергию, вносимую с потоком, часто называют технической работоспособностью.
Запишем первое начало для границ контрольной поверхности.
.
При этом , 
.
По второму закону для общей адиабатной системы, состоящей из контрольного пространства и окружающей среды с постоянной температурой , сумма изменений энтропии должна обращаться в нуль.
Энтропия окружающей среды, получая от потока вещества энергию 
в форме тепла, возрастает
.
Отсюда следует
Следовательно, удельная эксергия потока вещества будет равна
Анергия представляет собой часть энергии, вносимой с потоком вещества, не являющаяся эксергией
Если кинетической и потенциальной энергиями можно пренебречь, то для эксергии и анергии вносимой энтальпии справедливы соотношения
Величина превращаемой части энтальпии зависит от состояния потока вещества, и от состояния окружающей среды.
.
Если зафиксировать 
, то 
и 
можно считать параметрами состояния. На 
диаграмме эксергию энтальпии можно представить площадью, если выделить точку пересечения из энтальпии 
с изобарой 
.
Пример:
Вода кипит при давлении окружающей среды 
Па и температуре 
°С. Определить эксергию кипящей воды, пологая, что ее удельная теплоемкость между °С и температурой окружающей среды 
°С равна 4,19 кДж/(кг K).
Запишем выражение для эксергии энтальпии кипящей воды
.
Т. к 
то 
и 
,
.
С учётом 
кДж/кг
Определение потерь эксергии
Процесс совершенствования технических устройств заключается в снижении потерь эксергии в ней. Таким образом, для инженера важно знать причины потерь эксергии и способы их вычисления. Потери эксергии необратимого процесса для закрытой системы равны произведенной в этом процессе энтропии умноженной на температуру окружающей среды
.
Найдем потери эксергии в стационарном поточном процессе на основе эксергетического анализа и уравнения баланса эксергии и анергии. Искомый поток эксергетических потерь 
может быть найден как превышение подводимых потоков эксергии над отводимыми
,
где 
– эксергетические потоки; 
– поток подводимой механической, либо электрической эксергий; 
– поток эксергии, связанный с потоком вещества; 
– эксергия вводимых или выводимых потоков тепла.
Потери эксергии вызваны потерями электрической или механической мощностей, с диссипативными моментами, связанными с необратимыми явлениями в контрольном пространстве. Поэтому – иногда называют еще потерями полезной мощности или мощности вообще. Если через контрольную поверхность протекает лишь один поток вещества, то потери относят часто к массовому расходу 
:
.
При составлении эксергетического баланса необходимо вычислять все потоки эксергии, проходящие в контрольную поверхность.
Иногда предпочитают менее трудоемкий подход.
Рассмотрим баланс анергии для вещества ограниченного контрольной поверхностью. Потери мощности при этом получаются как избыток энергии подведенной к системе над отведенной от нее.
Запишем уравнение баланса энтропии для потока вещества через контрольную поверхность
.
Умножим его на температуру окружающей среды 
.
Правая часть полученного выражения представляет собой разность анергии, отведенной с потоками вещества из контрольного пространства, и анергии, подведенной с потоками вещества и тепла. Таким образом величина 
равна избытку анергии, покидающей контрольное пространство над поступающей. Оно отражает необратимость процессов, происходящих внутри контрольной поверхности. Поток потерь эксергии в этом случаи можно записать как
.
Потери эксергии необратимого процесса в закрытой системе и необратимого стационарного поточного процесса зависят от температуры окружающей среды и произведенной энтропии. Если контрольное пространство адиабатно, то
и 
.
Поток потерь эксергии в этом случае определяется приращением энтропии отдельных потоков вещества.