20. Круговые термодинамические процессы.
При однократном расширении рабочего тела можно выполнить органическую работу. Для повторного расширения рабочее тело нужно вернуть к исходному состоянию (сжать). При многократном расширении и сжатии, то есть совершении кругового термодинамического процесса можно получить любое количество работы.
Необходимые условия работы тепловой машины:
-
наличие рабочего тела.
-
Наличие теплоисточника и теплоприемника.
-
Цикличность работы.
Изображение цикла
в
координатах:
расширение
рабочего тела с теплоподводом
сжатие
рабочего тела с теплоотводом
в прямом цикле
работа положительна.
В результате полного цикла после возвращения системы к исходному состоянию, все параметры, включая внутреннюю энергию, примут первоначальные значения. Поэтому, на основании первого закона термодинамики работа цикла равна теплоте переданной рабочему телу.
работа
цикла.
Изобразим обратный
цикл в
координатах:
По обратному циклу работают компрессионные установки, холодильные установки.
Основная
термодинамическая характеристика –
холодильный
коэффициент:
21. Цикл Карно- идеальный цикл теплового двигателя.
Прямой цикл Карно
в
и
координатах:
изотермическое
расширение с теплоподводом
.
адиабатное
расширение.
изотермическое
сжатие с теплоотводом
.
адиабатное
сжатие.
Термический КПД цикла Карно:
.
Теорема Карно: термический КПД обратимого цикла не зависит от физических свойств рабочего тела, зависит от температуры теплоподвода и теплоотвода.
Идеальным циклом холодильной установки является обратный цикл Карно:
Идеальный цикл холодильной установки
22. Второй закон термодинамики.
-
в самопроизвольном тепловом процессе теплота может передаваться лишь от более нагретого тела к менее нагретому телу. Для осуществления обратного процесса необходимы затраты энергии.
-
невозможно осуществить тепловой двигатель, в котором вся теплота, подведенная от источника, будет преобразована в полезную работу, часть теплоты неизбежно перейдет теплоприемнику и будет потеряна. Иными словами, вечный двигатель второго рода невозможен.
-
любой реальный самопроизвольный процесс протекает в термодинамической системе до наступления равновесия.
-
все термодинамические реальные процессы не обратимы и протекают с ростом энтропии.
теплота,
переданная системе извне.
теплота,
появившаяся внутри системы.
23. Эксергия, её понятия и основные расчетные зависимости.
Эксэргия – это максимально полезная работа, которая может быть получена в результате расходования какого-нибудь энергоресурса.
Эксэргия –часть энергии, которая не может быть преобразована в полезную работу.
Аналитическое
выражение эксергии в общем виде:
обобщенная
координата;
обобщенная
сила;
Эксергия
электрического заряда:
величина
заряда
;
потенциал
системы
;
электрический
потенциал
Эксергия поднятой
воды:
вес
воды
;
геометрический
уровень поднятой воды
;
уровень
окружающей среды
Эксергия
энтропии:
энтропия
термодинамической системы
;
температура
термодинамической системы;
температура
окружающей среды
Эксергия
теплоты:
количество
теплоты
Эксергетический
КПД двигателя:
реализованная
эксэргия;
затраченная
эксэргия
Эксергетический
КПД теплообменного аппарата:
