II. Второй закон термодинамики.

Всякая термодинамическая система будучи неравновесной имеет тенденцию изменять своё состояние до достижения равновесия с окружающей средой.

Любая равновесная система может изменить своё состояние от внешнего энергетического воздействия.

Постулат Клаузиуса – Теплота сама собой без компенсации извне не может переходить от тел менее нагретым к телам более нагретым, в то время как обратный процесс происходит самопроизвольно.

Формулировка Сади Карно – Всюду где есть разность температур возможно получения работы за счёт теплоты.

Формулировка Кельвина-Планка – Невозможно создание вечного двигателя второго рода, т.е. машин, все эффекты которой сводится к подъёму груза и теплообмену с одним источником теплоты.

II.1. Циклы и их роль в технике.

В основе длительной и непрерывной работы тепловых машин лежат циклы, т.е. сочетания термодинамических процессов, в результате которых рабочее тело, проходя через ряд состояний, возвращается в исходное состояние.

Циклы бывают прямыми и обратными. По прямым циклам работают все тепловые двигатели, а по обратным – холодильные машины и тепловые насосы.

Прямой цикл: Обратный цикл:

– КПД для любого двигателя – КПД любой холодильной

машины – КПД любого теплового насоса

II.2.1. Простейший цикл гту.

Принципиальная схема:

Где: ПД – пусковой двигатель;

К – компрессор;

КС – камера сгорания;

Т – турбина;

П – потребитель;

Процесс 1-2 – адиабатическое сжатие в компрессоре.

Процесс 2-3 – изобарный подвод теплоты в камере сгорания.

Процесс 3-4 – адиабатное расширение в турбине.

Процесс 4-1 – изобарный отвод теплоты в окружающую среду.

Термический КПД ГТУ: ; вывод – термический КПД зависит только от степени сжатия и не зависит от максимальной температуры цикла .

II.2.2. Сложные циклы гту.

Регенеративный цикл ГТУ:

Где: ПД – пусковой двигатель;

К – компрессор;

КС – камера сгорания;

Т – турбина;

П – потребитель;

Р – регенератор;

Процесс 1-2 – адиабатическое сжатие в компрессоре.

Процесс 2-5 – изобарный подвод теплоты в регенераторе, q_p – теплота регенерации.

Процесс 5-3 – изобарный подвод теплоты в камере сгорания.

Процесс 3-4 – адиабатное расширение в турбине.

Процесс 4-6 – изобарный отвод теплоты в регенератор.

Процесс 6-1 – изобарный отвод теплоты в окружающую среду.

Термический КПД ГТУ: ; ;

> => регенерация повышает термический КПД.