Изображение адиабатного процесса

Процесс 1—2 изображается прямой, перпендикулярной оси 5, поскольку процесс идет при постоянной энтропии S₁=S₂. Начальное (точка1) и конечное (точка2) состояния водяного пара определяются пересечением изотермыt₁ с изобаройр₁ (точка1) и прямой процесса1—2 с изобаройр₂или изобарыр₂и кривой степени сухостих (точка2).

Диаграмма h, S широко используется для определения параметров пара при выполнении теплотехнических расчетов паросиловых установок, паровых сушилок, теплообменных аппаратов и т. п.

Изобарный процесс водяного пара

Изохорный процесс водяного пара

Изотермический процесс водяного пара

Адиабатный процесс водяного пара

Диаграмма водяного пара Л. К. Рамзина

ЛЕКЦИЯ № 11

Тема: КРУГОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. ЦИКЛ КАРНО.

Круговой процесс (цикл)– совокупность термодинамических процессов, в результате осуществления которых рабочее тело возвращается в исходное состояние.

Рисунок 9.1 – Круговой процесс в PV-диаграмме

l₀– работа кругового процесса. Вpv-диаграмме изображается площадью внутри замкнутого контура цикла.

l₀>0 – цикл совершается по часовой стрелке – прямой цикл, который характерен для тепловых двигателей.

l₀<0 – цикл совершается против часовой стрелки – обратный цикл, который характерен для холодильных машин.

, (1)

где - количество теплоты, которую берёт 1кг рабочего тела от внешнего (верхнего) источника теплоты.

- количество теплоты, которую отдаёт 1кг рабочего тела внешнему охладителю (нижнему источнику).

Количество теплоты в TS-диаграмме изображается площадью. Заключённой внутри замкнутого контура цикла. Эта площадь представляет собой величину работы за 1 цикл.

l₀>0 – цикл совершается по часовой стрелке – прямой цикл.

l₀<0 – цикл совершается против часовой стрелки – обратный цикл.

Рисунок 9.2 – Круговой процесс в TS-диаграмме

Термический к.п.д. в круговых процессах определяется по формуле

. (2)

По TS-диаграмметермический к.п.д.можно определить графическим путём

(3)

Цикл Карно. Теорема Карно

В 1824 г. франц. инженер Сади Карно рассмотрел цикл теплового двигателя.

Тепловой двигатель– непрерывно действующая система, осуществляющая круговые процессы (циклы), в которых теплота превращается в работу.

Цикл Карноосуществляется рабочим телом между двумя источниками теплоты – горячим и холодным.

Цикл Карно состоит из двух адиабат и двух изотерм.

Рисунок 9.3 – Цикл Карно в PV-диаграмме иTS-диаграмме

Подвод теплоты q₁ в прямом цикле Карно осуществляется при расширении газа по изотерме 1-2 (Т₁=const). Отвод теплотыq₂ к холодному источнику происходит при сжатии газа по изотерме 3-4 (Т₂=const). Процесс 2-3 – адиабатное расширение газа (подвод теплоты прекращается и расширение происходит по адиабате. При этом температура газа уменьшается, и работаl₀ производится за счет внутренней энергии газа. Процесс 4-1 – адиабатное сжатие газа (без тепла).

От точки 1 к точке 2 – теплота подводится, от точки 3 к точке 4 – теплота отводится.

Количество подведённой теплотыопределяется по формуле

(4)

Количество отведённой теплотыопределяется по формуле

(5)

Работа цикла Карноопределяется по формуле

(6)

Термический к.п.д. цикла Карноопределяется по формуле

(7)

где Т₁и Т₂– температуры верхнего и нижнего источников теплоты, К.

Чем выше температура горячего источника тепла, тем ниже температура холодного источника, тем термический к.п.д. цикла Карно больше.