Термический КПД цикла Карно при изотермических источниках имеет максимальное значение в заданном интервале температур по сравнению с другими циклами и, следовательно, является эталоном, с которым сравнивают циклы существующих тепловых машин. Реальный тепловой двигатель тем совершеннее, чем ближе значение его КПД и КПД цикла Карно в том же интервале температур.
Термический КПД цикла всегда меньше единицы.
Значение термического КПД цикла тем больше, чем больше разность температур горячего и холодного источников.
Термический КПД цикла зависит только от температуры горячего и холодного источников и не зависит от природы рабочего тела.
Анализируя термический КПД для прямого цикла Карно, приходим к следующим выводам:
преобразуя выражение термического коэффициента полезного действия получается:
Сравнивая эти уравнения, получаем:
Для адиабатных процессов 2-3 и 4-1 имеем:
Тогда выражение для термического коэффициента полезного действия примет вид:
Теплота q1, подводимая в изотермическом процессе 1 2, И теплота q2, отводимая в изотермическом процессе 3 4, выражаются формулами
Для оценки степени совершенства прямых циклов используют термический коэффициент полезного действия ?T, под которым понимают соотношение работы, полученной в цикле, к затраченной теплоте:
В результате проведенных процессов получается полезная работа цикла wц, равная разности работ изотермического и адиабатического расширений и работ изотермического и адиабатического сжатий. Эта работа изображается площадью 1 2 3 4 1, ограниченной двумя изотермами и двумя адиабатами.
до точки 3 газ расширяется адиабатически и совершает работу, равную площади 2 3 5 6 2, за счет изменения внутренней энергии. При этом температура газа падает до Т2. В точке 3 газ с температурой Т2 сообщается с охладителем, имеющим температуру Т2, и изотермически сжимается до точки 4 вследствие отдачи теплоты в количестве q2. От точки 4 до точки 1 газ сжимается адиабатически. На линии сжатия 3 4 1 затрачивается работа, равная площади 8 1 4 3 5 8.
Предположим, что в цилиндре над поршнем заключен 1 кг идеального газа с параметрами р1 v1 Т1. Начальное состояние газа на диаграмме отражено точкой 1. Газ вводится в соприкосновение с источником теплоты, имеющим постоянную температуру Т1 получая от него теплоту в количестве q1, расширяется изотермически до точки 2, совершая при этом работу расширения, равную площади 1 2 6 8 1. В точке 2 рабочее тело с параметрами p2, v2, T1 изолируется от источника теплоты. От точки 2
Прямой цикл Карно может быть представлен следующим образом:
Основой теории тепловых машин является работа француз]ского инженера С. Карно (1824), в которой рассмотрен цикл теп]лового двигателя. Этот цикл назван циклом Карно и служит эталоном для оценки совершенства идеальных циклов, так как он имеет максимальное значение термического КПД в системе, имеющей два изотермических источника теплоты.
Прямые циклы в диаграммах изображаются по часовой стрелке (по таким циклам работают все тепловые двигатели), обратные против часовой стрелки (по таким циклам работают холодильные машины).
Последовательный ряд термодинамических процессов, в которых рабочее тело изменяет свое состояние и в результате возвращается в первоначальное состояние, называется круговым процессом, или циклом. Циклы могут быть обратимыми, состоящими из обратимых процессов, и необратимыми. Циклы подразделяются также на прямые и обратные. Прямыми называются циклы, в которых теплота преобразуется в работу, обратными те, в которых теплота передается от более холодного тела к более нагретому.
Термодинамические циклы
Термодинамические процессы в идеальных газах
Комментариев нет:
Отправить комментарий