Кпд цикла
Термодинамические исследования цикла Ренкина показывают, что его эффективность в большей степени зависит от величин начальных и конечных параметров (давления и температуры) пара.
.
Процессы
Цикл Ренкина состоит из следующих процессов:
изобара линия 4-5-6-1. Происходит нагрев и испарение воды, а затем перегрев пара. В процессе затрачивается теплота
.
адиабата линия 1-2. Процесс расширения пара в турбине, то есть её вращение паром (
).
изобара линия 2-3 Конденсация отработанного пара с отводом теплоты
охлаждающей водой.
адиабата линия 3-4. Сжатие сконденсировавшейся воды до первоначального давления в парогенераторе с затратой работы
.
Применение
Цикл Ренкина нашёл применение в современных тепловых электростанциях большой мощности использующих в качестве рабочего тела водяной пар.
Обратный цикл Ренкина
При прохождении цикла Ренкина в обратном направлении (1—6—5—4—3—2—1) он описывает рабочий процесс холодильной машины с двухфазным рабочим телом (то есть претерпевающим в ходе процесса фазовые переходы от газа к жидкости и наоборот). Холодильные машины, работающие по этому циклу, сфреоном в качестве рабочего тела широко используются на практике в качестве бытовых холодильников,кондиционеров и промышленных рефрижераторов с температурой морозильника до −40 °C.
Эффе́ктом Джо́уля — То́мсона называется изменение температуры газа при адиабатическом дросселировании — медленном протекании газа под действием постоянного перепада давлений сквозь дроссель (пористую перегородку). Данный эффект является одним из методов получения низких температур.
Изменение энергии
Изменение энергии газа в ходе этого
процесса будет равно работе:
.
Следовательно, из определения энтальпии
(
)
следует, что процесс
изоэнтальпиен.
Изменение температуры
Изменение температуры при малом изменении
давления (дифференциальный эффект) в
результате процесса Джоуля — Томсона
определяется производной
,
называемой коэффициентом Джоуля —
Томсона. С помощью элементарных
преобразований можно получить выражение
для этого коэффициента:
где
— теплоёмкость
при постоянном давлении. Для идеального
газа
,
а для реального газа он определяется
уравнением
состояния.
Если при протекании газа через пористую
перегородку температура возрастает
(
),
то эффект называют отрицательным, и
наоборот, если температура убывает (
),
то процесс называют положительным.
Температуру, при которой
меняет знак, называют температурой
инверсии.
Применение
Процесс Джоуля — Томсона используют для получения низких температур. Для этой цели обычно применяют интегральный процесс, при котором давление изменяется в широких пределах.
Измерение позволяет установить уравнение состояния газа.
Неравенство Клаузиуса (1854): Количество теплоты, полученное системой при любом круговом процессе, делённое на абсолютную температуру, при которой оно было получено (приведённое количество теплоты), неположительно.
Подведённое количество теплоты, квазистатически полученное системой, не зависит от пути перехода (определяется лишь начальным и конечным состояниями системы) - дляквазистатических процессов неравенство Клаузиуса обращается в равенство[1].
