![]() |
Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | |
|
![]() |
Этот цикл (круговой процесс) сыграл огромную роль в развитии термодинамики, так как позволил подойти к анализу Кпд тепловых машин.
Циклом Карно называют круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. На рис.28.4 изображен прямой цикл Карно, состоящий из следующих четырех последовательных процессов: (1-а) - изотермическое расширение газа при температуре Т1 нагревателя, сопровождающееся передачей газу количества теплоты Q1; (а-2) -адиабатическое расширение газа с охлаждением до температуры Т2 холодильника; (2-б) -изотермическое сжатие газа при температуре Т2 холодильника, сопровождающееся передачей газом количества теплоты Q2 холодильнику; (в-1) -адиабатическое сжатие газа с нагревом до температуры Т1 нагревателя.
Для обратимого цикла Карно согласно (28.3) изменение энтропии системы равно нулю, то есть
. (28.14)
Составим выражение для DS обр как сумму изменений энтропии на всех четырех участках цикла
(28.15)
В адиабатических процессах (а-2) и (b-1) теплопередачи нет (dQ=0), поэтому второй и четвертый интегралы в правой части (28.15) равны нулю. В изотермических процессах (1-а) и (2-b) температура постоянная, поэтому
(28.16)
Из выражений (28.14) и (28.16) следует, что
. (28.17)
Преобразовывая (28.17) к виду
(28.18)
и подставляя в (28.13), получим выражение для КПД цикла Карно:
(28.19)
При выводе этой формулы мы не делали никаких предположений о свойствах рабочего вещества и устройстве тепловой машины. Следовательно: коэффициент полезного действия всех обратимых машин, работающих в идентичных условиях (то есть при одинаковых температурах нагревателей и холодильников), одинаков и определяется только температурами нагревателя и холодильника.
Этот вывод носит название теоремы Карно.
Кроме того, в термодинамике доказывается, что КПД любой необратимой машины всегда меньше, чем КПД обратимой машины, работающей в тех же условиях.
Для тепловых машин, работающих в земных условиях, минимально возможная температура холодильника определяется температурой атмосферы или воды. Поэтому характерной тенденцией в развитии ряда типов тепловых машин (двигателей) является повышение максимальной температуры рабочего вещества, которая в мощных паровых турбинах достигла в настоящее время 900..1000К, а в газовых турбинах 1500...1650К, чему соответствуют (при Т2~300К) теоретически возможные значения КПД 0,7 ¸ 0,8.
Дата публикования: 2015-01-14; Прочитано: 501 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!