ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Термодинамический анализ циклов тепловых двигателей из "Техническая термодинамика " В настоящем параграфе рассматриваются общие методы анализа необратимых процессов, позволяющие определять полезную работу каждого из этих процессов и устанавливать степень термодинамического совершенства процессов. [c.333] Здесь io и So — удельные энтальпия и энтропия тела в состоянии равновесия с окружающей средой Т — температура окружающей среды, г и S — удельные энтальпия и энтропия тела в данном состоянии. Работоспособность Го, как мы знаем, представляет собой максимальную полезную внешнюю работу, которая может быть произведена телом при обратимом переходе из данного состояния в состояние равновесия с окружающей средой, имеющей постоянные параметры Т и р I o численно равна разности эксергии э = 1—T s в начальном и конечном состояниях. [c.333] На рис. 9-9 работоспособность тепла, которую иногда называют эксергией теплового потока, изображена заштрихованной площадью. [c.334] Из выражения для / о следует, что если возможны несколько состояний тела с одинаковым значением энтальпии, то наибольшей работоспособностью тело обладает в состоянии с наименьшим значением энтропии. [c.335] При переходе тела из исходного состояния в другое состояние 2. не являющееся состоянием равновесия с окружающей средой, производимая телом полезная внешняя работа зависит от пути перехода, а также от того, является ли этот переход обратимым или необратимым. Если при обратимом переходе по заданному пути производится работа i i-2, обр, то при необратимом переходе по тому же самому пути производится меньшая работа I -2, оър, т. е. работа обратимого процесса является максимальной. [c.335] Соотношение между полезной внешней работой при обратимом и необратимом проведении одного и того же процесса можно установить из следующих простых соотношений. [c.335] Однако это не совсем так. Дело в том, что при необратимом протекании процесса участвующие в процессе внешние источники тепла большей температуры, т. е. теплоотдатчики, отдают телу меньшее количество тепла, а источники тепла меньшей температуры, т. е. теплоприемники, получают от тела большее количество тепла по сравнению с тем же самьпи процессом, когда он осуществляется обратимо, так что в результате необратимого процесса не только имеет место уменьшение или потеря полезной внешней работы, но и появляется также некоторое избыточное, т. е. не перешедшее в полезную работу, тепло. Это избыточное тепло состоит или из неиспользованного тепла теплоотдающих источников или избытка тепла, полученного от тела теплопринимающими источниками, или из того и другого вместе. [c.336] Таким образом, дt й твитeльнoй те рмодинамической характеристикой, определяющей использование энергии и, в частности, превращение тепла в работу при необратимом процессе, а следовательно, и степень необратимости процесса, является величина потери работоспособности Т А , равная произведению температуры окружающей среды на увеличение энтропии всей системы при необратимом процессе. [c.337] Все оказанное выше находится в полном соответствии с изложенным в 3-6 и, в частности, с формулой (3-44) Гюи—Стодола. [c.337] То обстоятельство, что термодинамической характеристикой, определяющей эффективность использования энергии в реальных необратимых процессах, является потеря работоспособности T As, позволяет рационально устанавливать разного рода коэффициенты, употребляемые при описании процессов и действия различных тепловых и механических аппаратов, в частности тех, которые входят в состав теплосиловых установок. [c.337] Совершенство процесса в каком-либо элементе теплосиловой установки обычно характефизуют так называемым относительным внутренним к. п. д. этого элемента, равным при элементах, предназначенных для получения механичес ой работы, отношению действительной работы к теоретической, а при элементах, предназначенных для передачи тепла, — отношению количества действительно переданного тепла к предельно возможному, теоретическому значению его. [c.337] Относительный внутренний к. п. д. определяет потери работы только в данном элементе и поэтому не оценивает возможной компенсации этих потерь в последующих элементах теплосиловой установки. Из этого следует, что по известным значениям внутренних к. п. д. элементов установки лишь приближенно можно определить эффективность работы всей установки в целом и столь же приближенно установить наивыгоднейшие условия работы каждого и , элементов, при которых эффективность установки будет оптимальной. [c.338] Численное значение относи ельного внутреннего к. п. д. дает представление лишь о потере работы в данном процессе, но не о потере работоспособности, которая одна только непосредственно связана со степенью совершенства процесса поэтому относительный внутренний к. п. д. не может служить полюй характеристикой термодинамического совершенства действительные процессов. [c.338] Во втором случае следует б))ать отношение разности начальной работоспособности тела и потери ]1аботоспособности к начальной работоспособности тела. [c.338] Оба этих уравнения выражают t алане тепла в теплообменнике и вытекают из общего уравнения сохранения энергии (2-9) в предположении, что скорость течения жидкости в теплообменнике постоянна или меняется незначительно, так что иаменением кинетической энергии можно пренебречь первое уравнение относится потоку теплоотдающей жидкости, второе — к потоку теплополучающей жидкости. [c.338] Воспользовавшись уравнениями теплового баланса, легко убедиться, что если бы внутри теплообменника отсутствовали потери, связанные с необратимостью процесса (обусловленные действием сил трения и теплообменом при конечной разности температур), то суммарная работоспособность обеих жидкостей не изменилась бы. [c.339] Первые два члена числителя представляют собой работоопособ несть обеих жидкостей на выходе из теплообменника в частности, если не учитывать потери работоспособности из-за необратимого теплообмена AL og, то численное значение т)э будет равно отношению работоспособностей обоих потоков на выходе и входе в теплообменник. [c.339] Все действительные или pi альные процессы являются процессами необратимыми и поэтому oi ровождаются потерями работоспособности. [c.340] Вернуться к основной статье