Регенеративный (обобщенный) цикл Карно
Оказывается, что не только у цикла Карно термический КПД определяется только температурами горячего и холодного источников теплоты. Имеется множество обратимых циклов с изотермическими источниками теплоты, для которых термический КПД будет таким же, как и у цикла Карно, имеющим такие же температуры источников теплоты.
Для таких циклов процессы перехода с одной изотермы на другую должны быть эквидистантными, где рабочее тело на процессе с уменьшением энтропии передает теплоту рабочему телу на процессе с увеличением энтропии, т.е. греет само себя за счет внутренней теплоты. Эти циклы называются регенеративными (регенерация - восстановление, возобновление, возмещение и т.п.) или обобщенными циклами Карно. Последнее название объясняется тем, что таких циклов может быть сколь угодно много, а цикл Карно является их частным случаем.
Регенеративным (обобщенным) циклом Карно называется любой обратимый цикл, осуществляемый между двумя источниками теплоты с постоянными температурами.
Регенеративные циклы нашли широкое применение в паротурбинных и газотурбинных установках. Естественно, в реальных циклах невозможно осуществить обратимую передачу теплоты qР c одного процесса рабочего тела на другой (в обратимом теплообменнике поверхность нагрева должна иметь бесконечно большую величину), но принцип регенеративного теплообмена позволяет частично приблизить КПД данного реального цикла к КПД цикла Карно, имеющего такие же источники теплоты.
22. Изменение энтропии в необратимых процессах. H-s диаграмма необратимого адиабатного процесса.
Второй
закон термодинамики связан непосредственно
с необра-тимостью реальных тепловых
процессов, в которых энергии других
видов (механической, электрической и
др.), кроме энергии теплового движения
молекул, могут полностью превращаться
друг в друга, в том числе и в энергию
теплового движения, однако, последняя
может пре- вращаться в любой другой вид
энергии лишь частично. Поэтому лю- бой
физический процесс, в котором происходит
превращение какого- либо вида энергии
в энергию теплового движения молекул,
является необратимым процессом, т.е. он
не может быть осуществлен полно- стью
в обратном направлении. Общим свойством
всех необратимых процессов является
то, что они протекают в термодинамически
нерав- новесной системе и в результате
этого энтропия замкнутой системы
возрастает.
Чтобы убедиться в этом, рассмотрим процесс неравновесного теплообмена между двумя телами 1 и 2, помещенными в теплоизолированную систему [ 6 ] . Пусть тело 1 имеет температуру Ть а тело 2 - температуру Т2( Т1>Т2). Тогда между телами возникнет неравновесный теплообмен и первое тело отдаст, а второе
Этот принцип, установленный М. Планком, согласно которому при любых неравновесных процессах энтропия изолированной системы возрастает, является одной из самых корректных формулировок второго закона термодинамики. В неравновесных процессах с теплообменом изменение энтропии неадекватно подведенной (или отведенной)теплоте и
Т*ds>ðq (1.7.29)
в то время как для равновесных процессов всегда будет
Т*ds=ðq (1.7.30)
Зависимости 1.7.29 и 1.7.30 часто называют аналитическими выражениями второго закона термодинамики.
Таким образом, энтропия изолированной системы тел, в которой совершаются необратимые процессы, увеличивается.
Это положение известно в термодинамике как закон возрастания энтропии.
В свою очередь, изменение энтропии изолированной системы тел, внутри которой совершаются обратимые процессы, равно нулю. Математически это выражается соотношениями dS = 0; ΔS = 0; S2 – S1 = 0; S2 = S1.
h-S диаграмма необратимого адиабатного процесса
