Параграф 12. Баланс эксергии. Диаграмма Грассмана-Шаргута.
Эксергия не подчиняется закону сохранения. В ходе любого необратимого процесса часть ее безвозвратно теряется, переходя в анергию. Поэтому, строго говоря, не существует баланса между, с одной стороны, эксергией, подводимой к системе, и, с другой стороны, суммой отводимой эксергии и изменения эксергии тел, образующих систему. Однако такой баланс можно свести искусственно, если учитывать потери эксергии. Для установок непрерывного действия при установившемся режиме их работы составленный таким образом баланс в общем виде имеет вид
, (12.1)
где 
, 
‒ суммы потоков эксергии, поступающих в систему и уходящих из нее; 
‒ сумма потерь эксергии в системе.
Если использовать введенное профессором Г.Н. Костенко понятие транзитной эксергии ЕТР, т. е. эксергии, которая проходит от входа в установку до выхода из нее, не участвуя в процессах преобразования энергии, то эксергетический баланс можно записать иначе
, (12.2)
где ЕЗАТР и ЕИСП ‒ соответственно затраченная и использованная эксергии
, (12.3)
. (12.4)
Обычно транзитом эксергии сопровождаются процессы преобразования энергии с участием потоков рабочих тел. Например, процессы в теплообменных аппаратах, компрессорных машинах, смесительных и разделительных устройствах, трубопроводах. При отсутствии в установке транзита эксергии выражения (12.1) и (12.2) становятся тождественными, т. е. 
и 
.
Рассмотрим баланс эксергии для котлоагрегата, технологическая схема которого представлена на рисунке 12.1.
Т ‒ топка; К ‒ котлоагрегат; П ‒ воздухоподогреватель; Э ‒ экономайзер
Рисунок 12.1 ‒ Технологическая схема котлоагрегата
Наглядно эксергетический баланс может быть представлен в виде диаграммы Грассмана-Шаргута (рисунок 12.2). На диаграмме ширина полос в условном масштабе соответствует потокам эксергии. Полосы, соответствующие потерям эксергии вследствие необратимости какого-либо процесса, заштрихованы.
ЕТ ‒ эксергия топлива; ЕВ ‒ эксергия воздуха; 
, 
‒ эксергия питательной воды на входе и соответственно на выходе из экономайзера;
ЕГП ‒ эксергия продуктов сгорания после воздухоподогревателя;
ЕГЭ ‒ эксергия продуктов сгорания после экономайзера; ЕУХ ‒ уходящая
из системы эксергия; ЕП ‒ эксергия полученного пара; 
, 
‒ суммарная
эксергия на входе и соответственно на выходе из воздухоподогревателя;
, 
‒ суммарная эксергия на входе и соответственно на выходе из
топки; 
, 
‒ суммарная эксергия на входе и соответственно на выходе
из котлоагрегата; ЕD1, ЕD2, ЕD3, ЕD4 ‒ потери эксергии соответственно в
воздухоподогревателе, в топке, в котлоагрегате и в экономайзере;
ЕD5 ‒ потери эксергии с уходящими газами
Рисунок 12.2 ‒ Диаграмма Грассмана-Шаргута для котлоагрегата
Эксергия на входе в котлоагрегат складывается из эксергии топлива ЕТ, воздуха ЕВ и питательной воды . Обычно воздух перед подачей в топку (Т) подогревают теплотой уходящих газов в воздухоподогревателе (П). Процесс теплообмена в воздухоподогревателе сопровождается потерями эксергии ЕD1. Суммарная эксергия на входе в топку равна
. (12.5)
Процесс преобразования эксергии в топке сопровождается потерями эксергии ЕD2, и поток продуктов сгорания на выходе из топке обладает эксергией . Продукты сгорания передают теплоты воде и пару в газоходах котлоагрегата (К). Вследствие конечной разности температур между продуктами сгорания, с одной стороны, и паром, с другой, передача теплоты сопровождается потерями эксергии ЕD3.
Питательная вода, поступающая в котлоагрегат, обладает эксергией . Как правило, на входе в котлоагрегат она подогревается в экономайзере (Э) теплотой уходящих газов. В процессе теплообмена в экономайзере теряется эксергия ЕD4. В итоге после основных поверхностей теплообмена котельного агрегата суммарный поток эксергии равен
, (12.6)
где 
.
Часть эксергии ЕГ возвращается в котлоагрегат через воздухоподогреватель и экономайзер, а оставшаяся часть ЕУХ = ЕD5 теряется вместе с продуктами сгорания, выбрасываемыми в атмосферу.
Эксергия пара ЕП представляет собой полезную эксергию, получаемую в котлоагрегате.