Economics and the second law: An engineering view and methodology

An operationally convenient methodology is presented for pricing the penalties of thermodynamic irreversibilites occurring in equipment processes. Starting with a recognition of the individual internal and relevant external irreversibilities thermodynamic arguments are used to formulate both entropy and energy measures in terms of operating conditions. The energy measures lead to economic pricing relating to system energy expenditure and sometimes system energy rating penalties. The analysis loop is closed by considerations relating to the reduction of the individual irreversibilities in terms of trade-off factors. The usual available energy or ‘exergy’ analysis provides an answer to the overall costs of the collective internal irreversibilities. Depending on the system definition, relevant ‘external’ irreversibilities may be excluded. The lack of detail does not allow the development of trade-off factors and, moreover, inhibits judgments as to the relevance of an energy rating penalty in addition to an energy expenditure penalty. On présente une méthodologie opérationnelle pour évaluer le coût des inconvénients liés aux irréversibilités thermodynamiques qui apparaissent dans les procédés industriels. Partant de l'inventaire des irréversibilités individuelles internes et externes, des arguments thermodynamiques sont utilisés pour formuler des mesures d'entropie et d'énergie en terme de conditions opératoires. Les mesures d'énergie conduisent à une évaluation économique reliée au coût du système énergétique. L'analyse est bouclée par des considérations reliant la réduction des irréversibilités individuelles internes en terme de facteurs économiques. L'énergie utilisable usuelle ou l'analyse exergétique fournit une réponse aux coûts globaux des irréversibilités internes collectives. Selon la définition du système, des irréversibilités “externes” peuvent être exclues. Le manque de détails ne permet pas le développement des facteurs économiques. Eine bequem zu handhabende Methodologie wird vorgestellt, mit der man die Verluste durch thermodynamische Irreversibilitäten in Apparaten beurteilen kann. Beginnend mit einer Darstellung der einzelnen inneren und der relevanten äuβeren Irreversibilitäten werden mit thermodynamischen Argumenten sowohl Entropie- als auch Energiegröβen als Funktion der Betriebsbedingungen formuliert. Die Energiegröβen führen zu einer ökonomischen Bewertung, die den Zusammenhang zu den Energieverlusten des Systems und manchmal zu den Verlu