فهرست مطالب

1 اصول ترمودینامیک 1
1.1 مقدمه 1
2.1 انرژی 2
3.1 آنتروپی 11
4.1 اگزرژی 20
5.1 مثال‌های تشریحی 26
6.1 سخن پایانی 36
مسائل 36

2 تحلیل‌های انرژی و اگزرژی 39
1.2 مقدمه 39
2.2 چرایی تحلیل‌های انرژی و اگزرژی؟ 40
3.2 نام‌گذاری 41
4.2 موازنه‌های جرم، انرژی و آنتروپی 41
5.2 اگزرژی سیستم‌ها و جریان‌ها 44
6.2 مصرف اگزرژی 47
7.2 موازنۀ اگزرژی 48
8.2 محیط مرجع 49
9.2 بازده‌ها و دیگر معیارهای شایستگی 52
10.2 روش‌های تحلیل انرژی و اگزرژی 54
11.2 خواص انرژی و اگزرژی 54
12.2 پیامد نتایج تحلیل‌های اگزرژی 56
13.2 سخن پایانی 57
مسائل 57

3 اگزرژی، محیط‌زیست، و توسعۀ پایدار 59
1.3 مقدمه 59
2.3 مسائل اگزرژی و زیست‌محیط 61
3.3 اگزرژی و توسعۀ پایدار 74
4.3 مثال تشریحی 94
5.3 سخن پایانی 97
مسائل 98

4 کاربرد اگزرژی در صنعت 101
1.4 مقدمه 101
2.4 پرسش‌هایی پیرامون استفادۀ صنعت از اگزرژی 103
3.4 مزایا و منافع استفاده از اگزرژی 104
4.4 شناخت پایستگی انرژی ازطریق اگزرژی 109
5.4 معایب و اشکالات استفاده از اگزرژی 113
6.4 اقدامات ممکن برای افزایش کاربردهای اگزرژی در صنعت 113
7.4 سخن پایانی 115
مسائل 115

5 سیاست گسترش و آموزش اگزرژی 117
1.5 معرفی 117
2.5 روش‌های اگزرژی برای تحلیل و طراحی 118
3.5 نقش و جایگاه اگزرژی در آموزش انرژی و سیاست‌های آگاه‌سازی 120
4.5 نقش و جایگاه اگزرژی در سیاست‌های آموزشی 123
5.5 سخن پایانی 128
مسائل 129

6 تحلیل اگزرژی فرایندهای سایکرومتری 131
6 .1 مفاهیم اولیۀ سایکرومتری 131
6 .2 معادلات موازنه برای فرایندهای تهویه مطبوع 135
6 .3 مطالعۀ موردی: تحلیل اگزرژی سیستم خشک‌کن سرمایشی چرخه باز 140
6 .4 سخن پایانی 153
مسائل 153

7 تحلیل اگزرژی در سیستم‌های پمپ گرما 155
1.7 مقدمه 155
2.7 شرح سیستم 160
3.7 تحلیل کلی 161
4.7 تحلیل اگزرژی سیستم 163
5.7 بحث و نتایج 167
6.7 سخن پایانی 170
مسائل 171

8 تحلیل اگزرژی فرایندها و سیستم‌های خشک‌کن 173
1.8 مقدمه 173
2.8 اتلاف اگزرژی ناشی از خشكاندن 175
3.8 تحلیل 176
4.8 اهميت هماهنگی منابع و مصارف انرژی براي خشكاندن 180
5.8 مثال تشریحی 180
6.8 تحليل انرژي خشكاندن سیال ـ بستر ذرات مرطوب 187
7.8 سخن پایانی 205
مسائل 205

9 تحلیل اگزرژی سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی گرمایی 207
1.9 مقدمه 207
2.9 ملاحظات ترمودینامیکی اصلی در TES 209
3.9 ارزیابی اگزرژی سیستم بستۀ TES 211
4.9 رابطه‌های میان دما و بازده برای TES محسوس 220
5.9 تحلیل اگزرژی منابع گرمایی لایه‌بندی‌شده 224
6.9 تحلیل‌های انرژي و اگزرژی سيستم‌هاي TES سرد 239

7.9 تحلیل اگزرژی سیستم‌های TES سفره‌های آب 243
8.9 مثال‌ها و مطالعات موردی 249
9.9 توضیحات پایانی 264
مسائل 264

10 تحلیل اگزرژی سیستم‌های انرژی تجدیدپذیر 267
1.10 تحلیل اگزرژی سیستم‌های فتوولتایی خورشیدی 267
2.10 تحلیل اگزرژی استخرهای خورشیدی 276
3.10 تحلیل اگزرژی سیستم‌های انرژی باد 303
4.10 تحلیل اگزرژی برای سیستم‌های انرژی زمین‌گرمایی 330
5.10 سخن پایانی 357
مسائل 357

فهرست نمادها 361
منابع 365
پیوست‌ها 385
پیوست (الف) 387
پیوست (ب) 393
پیوست (ج) 397
واژه‌نامۀ انگلیسی ـ فارسی 403
واژه‌نامۀ فارسی ـ انگلیسی 411
فهرست راهنما 419

پیشگفتار مترجمان
افزایش آگاهی از محدودیت‌های منابع انرژی در دنیا و نیز رشد روزافزون مصرف انرژی در جهان باعث شده است که اغلب کشورهای توسعه‌‌یافته و در حال توسعه به‌دلیل نگرانی شدید از مواجهه با بحران انرژی و پیامدهای ناشی از آن در سیاست‌های خود در مورد انرژی تجدیدنظر جدی نمایند. از جملۀ این تغییر سیاست‌ها می‌توان به سرمایه‌گذاری قابل‌ملاحظۀ آنها در یافتن منابع جدید انرژی و کاربردی‌سازی آنها، تعریف مفاهیم کارآمد و جدید در ارتباط با انرژی، و وضع قوانین مدرن و جامع در جهت مدیریت مصرف انرژی اشاره نمود.کشور ایران نیز با وجود برخورداری از منابع بی‌شمار طبیعی و خدادادی انرژی، همسو با کشورهای مزبور است. بی‌شک یکی از مفاهیم بسیار کارآمد در ارتباط با انرژی، اگزرژی است که اساس تعریف آن قانون دوم ترمودینامیک و آنتروپی است. این مفهوم بیان می‌کند که یک سیستم ترمودینامیکی مناسب‌ترین عملکرد را زمانی خواهد داشت که طی یک فرایند یا مجموعه فرایندهایی به تعادل ترمودینامیکی با سیستم پیرامونش برسد. سیستم ترمودینامیکی می‌تواند شامل پمپ‌های گرمایی، پیل‌های سوختی، سیستم‌های سایکرومتری، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی گرمایی، سیستم‌های انرژی-های تجدیدپذیر، سیستم‌های موجود در نیروگاه‌ها، صنایع نفت، گاز، و پتروشیمی باشد. کتابی که در پیش‌روی دارید، ترجمۀ ده فصل اول ویرایش نخست کتاب اگزرژی نوشتۀ پروفسور ابراهیم دینسر و پروفسور مارک اِی. روسن از دانشکدۀ مهندسی و علوم کاربردی دانشگاه پلی‌تکنیک آنتاریوـ‌کانادا است. کار تحسین‌برانگیز مؤلفان در عرضۀ اثری نفیس به زبان ساده و روان همراه با پوشش‌دهی مباحث متعدد و پیشرفتۀ فنی‌مهندسی، استقبال کم‌نظیر استادان و دانشجویان مقاطع تحصیلی کارشناسی و کارشناسی‌ارشد رشته‌های فنی ـ ‌مهندسی از این کتاب در سراسر دنیا، و نیز ناکافی بودن متون تألیف یا ترجمه‌شده به زبان فارسی دربارۀ اگزرژی ما را بر آن داشت تا ترجمۀ این ویرایش را به هم‌میهنان علاقه‌مند به موضوع اگزرژی با هدف گسترش منابع علمی به زبان فارسی تقدیم کنیم. لازم می‌دانیم از همۀ کسانی که ما را در تهیۀ این کتاب یاری رساندند، به‌ویژه دست‌اندرکاران محترم مؤسسۀ انتشارات دانشگاه صنعتی شریف صمیمانه تشکر و قدردانی کنیم. امید است از پشتیبانی، نظرها و پیشنهادهای ارزشمند استادان، دانشجویان و کارشناسان محترم برای ارتقای کیفیت کتاب حاضر بهره‌مند شویم (exergy.sharif@gmail.com). در پایان، ما خود را مدیون خانواده‌های خویش می‌دانیم که با صبر و بردباری خود امکان ترجمۀ این کتاب را برایمان فراهم کردند.