308. См. также КПД цикла Карно

Определить термический к. п. д. этого цикла, а также цикла Карно, совершающегося при тех же предельных температурах. Рабочее тело — воздух. Теплоемкость при-, нять постоянной. [c.144]

Цикл Карно работает с 1 молем гелия в качестве рабочего газа. На первой ступени газ расширяется изотермически и обратимо от 10 до 5 атм при постоянной температуре 1000 °R (555,5 °К). На второй ступени газ расширяется адиабатно и обратимо от 5 атм при 1000 °R (555,5 °К) до 1 атм. Затем система возвращается к своим первоначальным условиям в две ступени сначала изотермическим сжатием, затем адиабатным сжатием. Вычислить w, Q, Д и для каждой ступени, а также для полного цикла. Показать, что коэффициент полезного действия, выраженный отношением произведенной работы к переданной теплоте при 1000 °R (555,5 °К), равен 1 —. [c.210]

В практической термометрии нет необходимости осуществлять циклы Карно, экспериментальные ошибки ири проведении которых часто были бы недопустимо велики. Во втором законе термодинамик)- температура вводится как величина, обратная интегрирующему множителю можно показать, что температура, определенная таким образом, совпадает с температурой Кельвина. Следовательно, если па основе второго закона термодинамики выводится какое-либо соотношение между температурой и другими величинами, характеризующими состояние, то это соотношение также может быть использовано для установления Ш1 алы температур [39,40]. [c.438]

Отсюда видно, что к.п.д. цикла Карно не зависит от природы рабочего вещества и предельных адиабат, а определяется только температурами теплоотдатчика и теплоприемника первая теорема Карно). Из формулы (3.60) следует также, что влияние изменения температур и Т2 на значение к.п.д. цикла Карно различно [c.78]

Проведем с обратимым гальваническим элементом цикл Карно, заставляя его работать сначала изотермически, потом адиабатно, а затем, пропуская через него ток от внешнего источника, совершим над ним работу также изотермически и адиабатно. [c.337]

Когда говорят об условиях, в которых практически осуществляется цикл теплового двигателя, то имеют в виду также и природу рабочего тела. Дело в том, что в отличие от цикла Карно термический к. п. д. цикла, отличающегося по своей форме от цикла Карно, зависит не только от температурного интервала, в котором он осуществляется, но также и от свойств [c.525]

Так как в теоретическом цикле температура рабочего тела в процессе подвода теплоты всегда меньше температуры теплоотдатчика (например, горячих продуктов сгорания), то во всех случаях целесообразно, если только к тому имеется возможность, отдельные участки процесса нагрева рабочего тела проводить при возможно более высокой температуре. Также целесообразно использовать теплоту отходящих продуктов сгорания для первоначального нагревания рабочего тела на начальном участке цикла, когда температура рабочего тела ближе к температуре окружающей атмосферы. Из сказанного ясно, что оптимизация теоретического цикла состоит в таком изменении цикла, чтобы, во-первых, средняя температура подвода теплоты в цикле оказалась возможно более высокой, приближающейся к предельно допустимой для данной конструкции двигателя величине, а средняя температура отвода теплоты была бы возможно более низкой, приближающейся к температуре окружающей атмосферы во-вторых, конфигурация никла была бы по возможности близкой к форме обобщенного цикла Карно. В какой мере каждая из этих возможностей может быть реализована, зависит от конкретных условий. [c.525]

Таким образом, обратный цикл Карно также состоит из двух изотерм и двух адиабат. В результате совершения такого цикла теплота от источника с более низкой температурой передается к источнику с более высокой температурой и при этом затрачивается энергия в виде теплоты или работы В диаграмме затраченная в цикле работа [см. формулу (7.4) I изображается площадью, ограниченной линия и цикла. [c.152]

Обратный цикл Карно. Обратный цикл Карно изображается в S—Г-диаграмме также прямоугольником 1—2—3—4 (рис. 7.6, б), но все процессы в нем направлены против часовой стрелки. Цикл также состоит из двух изотерм и двух адиабат 1—2 — процесс адиабатного расширения, 2—3 — процесс изотермического расширения, 3—4 — процесс адиабатного сжатия, 4—1 — процесс изотермического сжатия. [c.156]

Работа турбины на влажном паре также характеризуется большими необратимыми потерями энергии на лопатках турбины. Указанные причины уменьшают действительную работу цикла и приводят к снижению к. п.д. цикла Карно. Другим фактором, определяющим весьма низкий к. п. д. цикла Карно, является сравнительно низкая температура насыщенного пара перед турбиной. Перечисленные недостатки делают практическую реализацию цикла Карно в паротурбинных установках нецелесообразной. [c.164]

Из последнего соотношения при условии % > т) и, значит, <7i > q[ следует, что q. > <72, т. е. количество теплоты q —q перенесено от тела, менее нагретого (Т ), к телу, более нагретому Ту), без затрат работы, что невозможно, так как противоречит второму закону термодинамики. Доказано, что неравенство т) > г) несправедливо, таким же образом можно доказать, что неравенство t < 11 также несправедливо. Следовательно, справедливым будет равенство 11< = т1г, т. е. термический к п. д. цикла Карно не зависит от природы теплоносителя. Известно, что термический к. п. д. газового двигателя (5.11) зависит только от перепада температур источника (Ti) и охладителя (Г ). Выше доказано, что щ = следовательно, термические к. п. д. циклов Карно для всех газов и паров зависят только от перепада температур. [c.65]

По изложенным соображениям цикл Карно на практике не применяется, а в паросиловых установках используется цикл, в котором осуществляется полная конденсация отработавшего пара, и вместо громоздкого компрессора устанавливается питательный водяной насос, подающий конденсат в парогенератор. В таком цикле, называемом циклом Ренкина, возможно применение перегретого пара, что также повышает экономичность цикла. [c.206]

Цикл Карно играет большую роль в развитии общей теории термодинамики. Он служит эталоном для оценки совершенства иных идеальных циклов, используется при установлении основных положений второго начала термодинамики и его аналитического выражения с его помощью производится оценка работоспособности теплоты, а также оценка потерь работоспособности как результата необратимости процесса и др. [c.107]

Рабочее вещество, имеющее высокую критическую температуру при умеренном значении критического давления и сравнительно малую теплоемкость в жидком состоянии, является наилучшим с термодинамической точки зрения. При использовании такого рабочего вещества отпадает необходимость в регенерации тепла, поскольку рабочий цикл и без того будет близок к циклу Карно. Далее, давление насыщенных паров, при температуре окружающей среды не должно быть чрезмерно малым, а удельный объем насыщенных и перегретых паров должен быть сравнительно небольшим. При этих условиях габариты теплосиловой установки будут минимальными и компактными. Желательно также, чтобы удельная энтальпия рабочего тела имела возможно большую численную величину. [c.460]

К сожалению, даже цикл Карно насыщенного водяного пара обладает весьма низким КПД из-за невысоких температур насыщения. Например, при давлении 9,8 МПа температура насыщения составляет 311°С. При температуре холодного источника, равной 25°С,т] карно = 1— — (273 -Н 25) / (273 311) =0,49. Дальнейшее увеличение температуры Т, а значит, и давления р[ не имеет смысла, ибо, мало увеличивая КПД, оно приводит к утяжелению оборудования из условий прочности, а также к уменьшению количества теплоты Ри забираемой каждым килограммом воды в процессе испарения 41 (из-за сближения точек 4 и 1 на рис. 6.6 и 6.8 по мере повышения температуры). Это означает, что для получения той же мощности необходимо увеличивать расходы воды и пара, т. е. габариты оборудования. [c.66]

Неоспоримые преимущества в этой связи приобретает использование для целей охлаждения влажного водяного пара. Известно, что к. п. д. цикла, совершаемого таким паром, может отличаться от к. п. д. цикла Карно, описанного в интервале тех же температур, на величину, определяемую потерями в проточной части паровой турбины. Тем самым обеспечивается высокая степень преобразования тепла в механическую работу. Благодаря наличию взвешенной влаги возрастает суммарная теплоемкость охлаждающего агента. Это, в свою очередь, уменьшает требуемые расходы охлаждающего агента и необходимые площади проходного сечения охлаждающего тракта. Существенное значение для условий охлаждения приобретает также интенсификация теплообмена вследствие наличия взвешенной влаги в потоке пара. Исследования, проведенные в Ленинградском политехническом институте, показали, что содержание (2—3%) влаги существенно увеличивает коэффициент теплоотдачи от нагретой поверхности к потоку насыщенного пара [8]. [c.205]

Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат (рис. 7). В процессе изотермического расширения I—2 рабочему телу (агенту) сообщается количество тепла Qi от теплового резервуара с температурой Т . Поскольку рассматривается обратимый процесс, температура рабочего тела в этом процессе также равна Ti. В процессе изотермического сжатия 3—4 агент отдает количество тепла Q2 тепловому резервуару с температурой Т2, (такую же температуру имеет и сам агент). В процессах 2—3 и 4—I система находится в условиях только тепловой изоляции, поэтому тепло не подводится и не отводится, т. е. dQ — 0. Эти процессы называются соответственно адиабатическим расширением и адиабатическим сжатием . В результате такого цикла количество тепла Qi—Q2 используется в машине и переходит в работу, которая характеризуется площадью цикла W и, кроме того, от теплового резервуара с температурой Ti переходит количество тепла Q2 тепловому резервуару с температурой Т г. [c.31]

Доказательство существования энтропии, построенное на постулате Томсона, также содержит в своей основе факт существования энтропии. Однако постулат Томсона утверждает невозможность получения работы без переноса теплоты откуда можно делать обратный вывод невозможен равновесный процесс передачи тепла между телами с различной температурой, без совершения работы. Однако последнее не вполне очевидно, и как известно, есть результат анализа цикла Карно. Исходное же положение Томсона — это безусловная опора на многолетний практический опыт, и по своему содержанию является более логичным в применении к циклу Карно, нежели постулат Клаузиуса. [c.44]

Поскольку каждая часть цикла Карно является обратимой, т. е. изменения в системе и. окружающей среде, возникающие в каждой-части цикла, могут быть полностью ликвидированы — цикл в целом также должен быть обратимым. В прямом цикле отводится тепло от теплового резервуара высокой температуры, меньшее количество тепла-подводится к резервуару низкой температуры и при этом производится-работа. При обращении цикла такое же количество работы будет затрачено, в то время как соответствующие прямому циклу количества тепла будут переданы в обратном направлении между системой и-резервуарами. [c.41]

Температура , определяемая из соотношения (3-63) по величине обратимого цикла Карно, носит название термодинамической температуры. Поскольку величина для обратимого цикла Карно не зависит от свойств рабочего тела, то, следовательно, и термодинамическая температура О, определяемая по величине rj , также не зависит от свойств рабочего тела (термометрического вещества). [c.68]

Если в системе имеются два источника тепла, обладающих различными температурами, и рабочее тело, начальное состояние которого значения не имеет, то мы имеем дело с термически неравновесной системой, которая может произвести работу, например, путем неоднократного повторения рабочим телом цикла Карно. В результате совершения цикла Карно не только оказывается произведенной известная работа, но также вполне определенное количество тепла передается от источника с более высокой температурой к источнику с более низкой температурой. Но в результате такого перехода тепла температура горячего источника будет понижаться, а холодного — повышаться . С течением времени температуры источников тепла сделаются одинаковыми, система достигнет термического равновесия и дальнейшее производство работы станет невозможным. [c.99]

В табл. 13-1 для иллюстрации свойства различных хладоагентов приведены результаты расчета цикла парокомпрессионной холодильной установки с Ti = 30° С и 1 =—15° С при холодопроизводительности 13 942 кДж/ч (3 330 ккал/ч). В этой таблице приведены значения давления насыщенных паров хладоагентов при 30° С и при —15° С, значения холодильного коэффициента цикла и величины расходов хладоагента, необходимых для обеспечения заданной холодопроизводительности. В таблице приведено также отношение величины холодильного коэффициента цикла парокомпрессионной холодильной установки к величине холодильного коэффициента обратного цикла Карно, осуществляемого в том же интервале температур. [c.440]

В Гх-диаграмме рис. 5-30 показаны также температуры источников тепла Т и Та, а также цикл Карно abed, осуществляемый рабочим телом. Но так как теплообмен между источниками тепла и рабочим телом происходит при конечной разности температур Т >Т и Т >То), то цикл этот необратим. Поэтому суммарное изменение энтропии изолированной системы не ра,вно нулю. [c.157]

Пользуясь h., < -диа1раммой водяного пара, посчитать КПД цикла Ренкина па насыщенном паре при давлении перед турбиной 9,8 МПа. Сравнить с КПД цикла Карно, имеющего те же параметры, а также цикла Ренкина при перегреве пара до 540 °С. Давление за турбиной Р2 = 4 кПа. [c.68]

Поэтому наибольп1ая эффективность реального цикла, в отличие от идеального, достигается при определенной (оптимальной) степени повышения давления, причем каждому значению соответствует свое Яопт (рис. 20,11). КПД простейших ГТУ не превышает 14—18%, и с целью его повышения ГТУ выполняют с несколькими ступенями подвода теплоты и промежуточным охлаждением сжимаемого воздуха, а также с регенеративным подогревом сжатого воздуха отработавшими газами после турбины, приближая тем самым реальный цикл к циклу Карно, [c.175]

При температурах, более низких, чем — 15° С, холодильный коэффициент, как отмечалось выше, уменьшается, а необходимая степень сжатия возрастает. В табл. 5 и на фиг. 24 показан характер изменения теоретического (без учета потерь) значения холодильного коэффициента при понижении температуры испарения от О до —50° С для компрессионной аммиачной машины сухого сжатия. Для этих расчетов, как и для табл. 4, температура конденсации была произвольно выбрана равной 30° С (обычное практически используемое значение). Из табл. 5 видно, что с понижением холодильный коэффициент уменьшается до весьма малых значений более того, теоретический к. и. д. относительно цикла Карно в том же интервале температур tjoth. также уменьшается с понижением Т . Для машин влажного сжатия значения несколько выше, чем приведенные в таблице величины для машин сухого сжатия. [c.32]

Анализ соотношений (1.78) и (1.79) показывает, что термический КПД теплового двигателя и коэффициент холодопроизводи-тельности зависят только от соотношения абсолютных температур. Чем больше различие в абсолютных температурах, тем выше эффективность работы тепловой машины. Из выражения (1.78) следует также, что термический КПД двигателя, работающего по циклу Карно, всегда меньше единицы. Он обращается в единицу только в двух практически недостижимых случаях при Т, = и = 0. При равенстве Т, = КПД двигателя обращается в нуль. Это значит, что для работы теплового двигателя необходимо наличие разности температур Т, и Т . В тепловых двигателях в качестве наивысшей температуры Т цикла обычно понимается температура сгорания рабочей смеси, а в качестве низшей температуры — температура окружающей среды. [c.46]

Допустим, что теплота dQ к совершаюш,ему цикл тему подводите. от источника теплоты с температурой посредством вспомогательного обратимого двигателя, работающего по циклу Карно в иитервале температур Г, и Т (рис. 2.9). Предположим также, что таких вспомогательных двигателей, в которых источником теплоты i b-ляется один из внешних источников, а теплоприемни-ком — совершаюш,ее основной цикл тело, бесконечное множество. Полезная внешняя работа этих вспомогательных элементарных двигателей [c.72]

Говоря об условиях, в которых практически осуществляется цикл теплового двигателя, нельзя упускать из виду роль рабочего тела. В отличие от цикла Карно термический КПД цикла, отличающегося по своей форме от цикла Карно, зависит не только от интервала температур, в котором он осуществляется, но также и от свойств рабочего тела. Эта зависимость проявляется тем сильнее, чем больше форма цикла отличается от цикла Карно. Природа рабочего тела в этом случае оказывает влияние не только на КПД цикла, но и на протекание составляющих цикл процессов. Например, адиабатическое расширение насыщенного пара воды приводит к конденсации пара, а насыщенный пар дифенилоксида в результате адиабатического расширения при Т < 723 К переходит в перегретый пар (см. рис. 6.14). [c.514]

Для паросиловых установок в заданном температурном интервале термодинамически наиболее выгодным также мог бы быть цикл Карно. Однако его осуществление связано с большими труд-аостями. Цикл Карно отностельно проще было бы осуществить а области влажного пара (цикл аббЬа на рис. 7.5, я). Это объясняется тем, что в области влажного пара изотермические процессы аодвода и отвода теплоты совпадают с изобарными и могут быть реализованы в котле и конденсаторе. В этом случае конденсация пара а изотермическом процессе Ь-а происходит неполностью, вследствие чего в последующем адиабатном процессе а-5 сжимается не вода, как в цикле Ренкина, а влажный пар, объем которого больший. [c.118]

В цикле Карно компрессор всасывает влажный пар хладагента (точка Г) и сжимает его до состояния сухого насыщенного пара (точка 2 ). Из-за неблагоприятных гидродинамических условий работы компрессора (попадание жидкости в цилиндр может вызвать гидравлический удар) и уменьшения тепловых потерь (теплообмен при влажном паре более интенсивный, чем при перегретом) перед подачей в компрессор влажный пар сепарируют до состояния сухого насыщенного пара (точка /), так что процесс сжатия происходит в области перегретого пара. При этом, несмотря на увеличение затраты работы на сжатие, хладопроизводительность установки также повышается на величину is.q 2 = пл. ГIbb Г. Таким образом, теоретический цикл реальной паровой компрессорной установки состоит из процессов адиабатного сжатия 1-2, изобарного охлаждения и конденсации 2-2 -3, дросселирования 3-4 и испарения 4-1 паров хладагента. [c.135]

MOM случае есть полезная работа обратимого цикла Карно AB D, равная i(l—Tz/Ti), то I равняется также [c.344]

Для получения холода и криогенных продуктов в малых и средних количествах (от нескольких граммов до нескольких килограммов в час) широко применяются криогенные газовые машины, рабочим телом которых чаще всего является гелий. Используются различные циклы, однако наиболее распространены машины, работающие по циклам Стирлинга (рис. 8.30, а) и Гиффор-да-Мак-Магона (рис. 8.30,6). Идеальный холодильный цикл Стирлинга (рис. 8.30, а) включает процессы изо-термного сжатия (при температуре То) и расширения (при температуре Г), а также изохорные процессы нагревания и охлаждения между температурами То и Т. Холодильный коэффициент идеального цикла Стирлинга равен холодильному коэффициенту цикла Карно. Действительный рабочий процесс существенно отличается от идеального. Степень термодинамического соверщенства действительных криогенных газовых машин азотного уровня температур достигает 35-40%, а для машин температур [c.328]

Исследуя теоретические циклы реальных двигателей. Мартыновский установил (76), что в отличие от цикла Карно их КПД при изменении также изменяется, поэтому здесь w удобнее яыразить как функцию температуры конца сжатия которая в этих циклах меняется. В результате было установлено, что значение Т , при котором цикл будет малогабаритным, равно для цикла две с изохорным подводом тепла = ]/для дизельного цикла = yri/i +iy,f (i +i газотурбинного цикла с изохорным подводом тепла = 0,5 Т -Ь Т . [c.73]

Характерной особенностью воздушно-водяных испарительных холодильных машин является возможность регулирования температуры охлажденной воды Изменением не только вакуума, но и начальных параметров и расхода воздуха. Расширяется интервал температур воды при одном и том же вакууме от температуры насыщения пара до температуры воздуха по смоченному термометру, а также интервал давлений —в сторону снижения вакуума при одной и той же температуре охлаждения воды. Ее охлаждение происходит в основном за счет скрытой теплоты парообразования, т. е. слабо зависит от расхода воздуха. Зато от расхода воздуха зависят параметры процесса — температура и давление (вакуум). Изменение вакуума позволяет уменьшить расход воздуха и тем самым увеличить теплосъем с каждого килограмма воздуха (рис. 5-28). А поскольку мощность привода турбокомпрессора ВХМ зависит от расхода рабочего ела и от вакуума, то снижение вакуума аа счет введения в аппарат небольшого количества воздуха при почти постоянном расходе пара позволяет эту мощность уменьшить по сравнению с чисто вакуумным охлаждением, аналогично графику на рис. Б-7 (кривая 6). В ВХМ энергозатраты также меньше, чем в воздушных холодильных машинах, так как расход воздуха в них на порядок меньше в силу испарительного принципа охлаждения. По энергозатратам ВХМ находятся нй уровне фреоновых парокомпрессионных хй-Лодильных машин в которых термический Кпд близок к КПД цикла Карно. [c.169]

Ч1ительны, чем в других. На рис. ]2- [ изо1бражена, ру-диаграмма цикла Карно для воздуха. Работа, производимая газом над поршнем за время его хода вправо, равна площади 1 233 Г 1 работа, производимая поршнем над газом при обратном ходе, равна немного меньшей площади 1433 1 1. Работа цикла, т-. е. полезная работа, выражается сравнительно малой площадью 12341. Работа, затрачиваемая на трение между поршнем и стенками цилиндра, а также в подшипниках двигателя, будет составлять существенную долю от работы, производимой над поршнем при прямом ходе. Вследствие трения работа, воспринимаемая маховиком при прямом ходе, будет меньше чем 1233 1 1. С другой стороны, работа, которая должна быть получена от маховика для обратного хода, будет больше площади 1433 1 1. Очевидно, что в итоге работа на валу маховика будет исчезающе малой и даже может стать отрицательной. По этой причине цикл Карно никогда не применялся в технике для производства работы. [c.93]

Коэффициент полезного действия цикла насыщенного водяного пара может быть улучшен введением регенерации тепла. На рис. 2 показано, что при регенерации в цикле водяного пара линия 3"—3" эквидистантна нижней ииграничной кривой 4—1, т. е. площадь полезной работы парового цикла этим приближается по величине к площади полезной работы цикла Карно. В цикле с перегретым паром влияние регенерации относительно меньше, так как основное отклонение к. п. д. этого цикла от к. п. д. цикла Карно происходит в зоне перегретого пара. Для цикла на ртутном паре применение регенерации не дает заметного эффекта, так как вследствие малой теплоемкости жидкой фазы (при 100° С теплоемкость жидкой ртути около 0,13 Дж/(кг- К), а воды 4,19 Дж/(кг К) нижняя пограничная кривая ртути достаточно близка к адиабате. В циклах на парах цезия и рубидия влияние регенерации на к. п. д. также незначительно. К. п. д. циклов на парах натрия и калия может быть несколько повышен при использовании регенерации. [c.23]

Как показывают расчеты, значение е цикла парокомпрессионной холодильной установки отличается от s холодильного цикла Карно значительно меньше, чем е цикла воздушной холодильной установки (численный пример приведен ниже). Таким образом, парокомпрессионная холодильная установка имеет по сравнению с воздушной холодильной установкой значительно более высокий холодильный коэффициент, а также обеспечивает ббльшую холодо-производительность. Следовательно, парокомпрессионная холодильная установка термодинамически более совершенна, чем воздушная холодильная установка, при малом температурном интервале. При большом температурном интервале выгоднее окажется газовая холодильная установка. [c.437]

Эта величина совпадает с холодильным коэффициентом обратимого холодильного цикла Карно. Это и не удивительно отвод тепла из охлаждаемого объема происходит при постоянной температуре Га=сопзЬ, а отдача тепла горячему источнику — также при постоянной температуре 7 i= onst, и, кроме того, мы предположили, что необратимые процессы отсутствуют. [c.448]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...