2)Понятие теоретического цикла и его сравнение с идеальным. Критерии оптимальности при термодинамическом анализе циклов.
Теоретический цикл представляет собой замкнутый цикл, осуществляемый в воображаемой тепловой машине постоянной несменяемой порцией рабочего тела. Вследствие замкнутости теоретического цикла процессы сгорания и выпуска рабочего тела в действительном цикле заменяют подводом и отводом тепла. Процессы сжатия и расширения предполагаются адиабатическими, так как это обеспечивает максимальное теплоиспользование.
Сравнение идеального цикла ожижения и эквивалентного ему цикла Карно.
Циклы являются эквивалентными, если имеют одинаковое количество отводимой теплоты.
Рисунок 56. Сравнение цикла Карно и изобарического ожижения.
Вцикле Карно теплота отводится на самом нижнем температурном уровне.
Видеальном цикле ожижения – в интервале температур от
температуры окружающей среды до температуры жидкости, поэтому для=сравнения( 1 − 2) этих= 1 циклов− 3 необходимо, чтобы
Построим цикл Карно с тем же количество отводимой теплоты, что и в идеальном цикле ожижения.
Рисунок 57. Наложение цикла Карно на идеальный ожижительный |
|||||||||||||||||||||||
ид |
= 1 − 3 |
~площадь 153ав1 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
цикл. |
|
( |
− |
)~площадь 43а24 |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
= |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
к |
|
|
|
1 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Найдём работу цикла Карно и сравним ей величину с работой в |
|||||||||||||||||||||||
|
= ( 0 |
− )( 1 |
− 2)~площадь 1к2341к |
|
|||||||||||||||||||
идеальном цикле ожижения. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
= 0( 1 |
− 3) |
− |
( |
− 3)~площадь 12351 |
|||||||||||||||||||
|
− ~площадь 1к1541к |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
= |
= |
1 |
− 3 |
|
= |
|
( 0 |
− ) |
( 1 |
− 3) = 0 ( 1 − 3) − ( 1 − 3) |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
0 |
− |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
( |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− |
|
) = |
ид |
= |
|
|
= ( − |
) |
|
|
|
|
||||||||||
1 |
|
3 |
|
|
|
|
|
к |
|
|
4 |
|
3 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− 6 |
− 3 |
+ 6) − ( 1 − 3) |
|||||||||||
|
= 0 |
( 4 |
− 3) − ( 1 − 3) = 0( 4 |
||||||||||||||||||||
Определение s4 |
|
( 6 |
− 3) − ( 1 |
− 3) |
|
||||||||||||||||||
|
= 0 |
( 4 |
− 6) + 0 |
− 3) |
|||||||||||||||||||
|
= 0 |
|
|
|
= 0( 1 |
|
− 1) + 0 |
( 1 − 3) − ( 1 |
|||||||||||||||
( 1 − 1) + |
= |
+ ∆ |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
= 0 |
( 4 |
− 3) (для ид. газа) |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
= 0( 1 |
− 2) |
− ( 1 |
− 3) |
|
|
− 2) + ( 1 − 3) |
|||||||||||||||||
∆ |
= |
|
− = 0( 4 − 3) |
− 0( 1 |
|||||||||||||||||||
|
= 1 |
− 3 |
= 0( 4 |
− 2) |
= + |
− |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
3) Ожижительный цикл дросселирования с предварительным охлаждением. Схема, изображение на T-S диаграмме. Последовательность расчета. Основные характеристики
В данном цикле первым основным холодопроизводительным процессом является охлаждение сжатого газа в ванне с кипящей внешне криогенной жидкостью,либо отвод теплоты при < о.с. внешним источником "холода" – парокомпрессионные машины, либо газовые холодильные машины.
Вторым холодопроизводительным процессом может быть изотермическое сжатие в компрессоре ниже линии инверсии.
Данный цикл может быть использован для трёх веществ - Ne, H2, He. В том случае, если T уровень предварительного охлаждения ниже температуры инверсии для давления сжатия рабочего тела. Обычно T предварительного охлаждения считается ниже верхней T инверсии для рабочего вещества в цикле.
Ожижительный режим.
Рисунок 137. Ожижительный режим.
Коэффициент ожижения x определяем из уравнения теплового балансанижней3 + он.с.части= установки+ (1 − ) .7
( 7 − ) = ( 7 − 3) − о.с.
( 7 − ) = ∆Т3 − 7∆нн + он.с.= ∆Т3 − он.с. + 7∆ нн
7 −
Получилось выражение, аналогичное ожижительному режиму цикла простого дросселирования, но с тепловым эффектом дросселирования на температурном уровне предварительного охлаждения, а в знаменателе стоит теплота, необходимая для охлаждения газа с температурой предварительного охлаждения до температуры конденсации и последующей конденсации.
Рисунок 138. Теплота охлаждения до ожижения.
Теплоту предварительного охлаждения определим из уравнения теплового |
|||||
1 |
+ о.с. + (1 − ) 7 |
= 3 + п.о. + 8(1 − ) |
|
||
баланса верхней части установки: |
|
||||
п.о. = ( 7 − 3) − ( 8 − 1) + ( 8 − 7) + о.с. |
|
||||
7 |
− 3 |
= ∆Т3 |
− 7 |
∆нн |
|
8 |
− 1 |
= ∆Т1 |
− 8 |
∆нв |
− 7) |
|
|
п.о. = (∆Т3 − ∆Т1) + 8∆нв − 7∆нн + ов.с. + ( 8 |
|||