Цикл с необратимыми процессами

В цикле с необратимыми процессами при прочих равных условиях работа, совершаемая необратимым процессом, меньше, чем обратимым, и ri, < г ю-Поэтому при наличии в цикле необратимых процессов [c.31]

Принципиальная схема простой газотурбинной установки (ГТУ) приведена на рис. 2.36, а цикл, совершаемый рабочим телом ГТУ (иногда называемый циклом Брайтона), — на рис. 2.36, б обратимый цикл 1—2—3—4—1 и цикл с необратимыми процессами сжатия и расширения I—2д—3— 4д—1- Процессы 2—3 и 4—1 — изобарные. [c.151]

При рассмотрении увеличения энтропии, связанного с необратимостью процессов, бывает удобно сопоставлять два цикла — обратимый и необратимый, в которых величины сообщаемого рабочему телу тепла Qi одинаковы. [c.14]

По отношению к обратным круговым процессам, происходящим как в холодильной машине, так и в тепловом насосе, равенство (1-4) необходимо формулировать следующим образом увеличение затрачиваемой в обратном цикле работы, связанное с необратимостью процессов, равно произведению абсолютной температуры среды на суммарное приращение энтропии системы. [c.14]

Циклы, вообще говоря, могут иметь сложную конфигурацию и состоять из различных процессов. Они могут быть обратимыми, т. е. состоять из обратимых процессов, и необратимыми, т. е. состоять, хотя бы в части цикла, из необратимых процессов. Но в любом из циклов, как показывает повседневный опыт, будет иметь место следующее (рис. 1.10). Рабочее тело получит определенное количество тепла от источника (или источников) тепла с более высокой температурой и совершит работу. Часть полученного тепла рабочее тело отдаст источнику (источникам) тепла с более низкой температурой. Разность между количеством тепла, полученного рабочим телом и отданного им в цикле, преобразуется в полезную работу. Таким образом, все тепло, подведенное в цикле, в работу не преобразуется. Цикл совершается по крайней мере между двумя источниками тепла. Непрерывное превращение теплоты в работу при наличии лишь одного источника тепла любой температуры невозможно. Как видим, непрерывное превращение теплоты в работу посредством циклов связано с неизбежной потерей для производства работы части подводимого тепла. В этом заключается смысл второго закона термодинамики, который формулируется различным образом. Мы приведем две формулировки. [c.46]

В том случае, когда какой-либо из процессов в цикле, например адиабатическое сжатие, происходит необратимо (по линии 2—3 ), количество тепла д, увеличивается на величину площади с, но на эту же величину возрастает и работа сжатия. Поэтому для цикла с необратимым сжатием [c.293]

При рассмотрении увеличения энтропии, связанного с необратимостью процессов, удобно сопоставлять два цикла — обратимый и необратимый, в которых сообщаемое рабочему телу количество тепла Q2 одинаково только при таком сопоставлении справедлива формула (4-1). [c.69]

По отношению к обратным круговым процессам, происходящим как в холодильной машине, так и в тепловом насосе, равенство (4-1) необходимо формулировать следующим образом увеличение затрачиваемой в обратном цикле работы, связанное с необратимостью процессов (потеря работы), равно произведению абсолютной температуры среды на суммарное приращение энтропии системы. Для холодильного цикла пользоваться равенством (4-1) при оценке потерь, связанных с необратимостью процессов, можно только тогда, когда данный необратимый цикл сравнивается с обратимым циклом, имеющим такую же холодопроизводительность. Для процессов, происходящих в тепловом насосе, равенство это также сохраняет силу, по в этом случае сопоставляться должны два цикла (обратимый и необратимый), дающие одно и то же количество тепла при повышенной температуре. [c.69]

Цикл Карно — это идеальный, мысленный, полностью обратимый процесс. Все реальные тепловые машины работают с необратимыми процессами, и поэтому желательно понять, в чем смысл такой необратимости. При этом удобно все же стартовать с машины Карно. [c.25]

Для исследования термически изолированной системы, в которой протекает адиабатический процесс, очень удобно использовать уравнение (17.3). При этом следует помнить, что для реального газа показатель адиабаты не является постоянной величиной вследствие изменения теплоемкостей газа в зависимости от давления и температуры. Любой реальный процесс в газовой системе сопровождается потерями энергии. Так, при конечной разности температур между системой и внешней средой существует теплообмен, являющийся следствием реальных теплоизолирующих свойств разделяющей поверхности. Помимо этого имеются энергетические потери на трение и диффузию. В результате термомеханическая система оказывается неравновесной и без изменений во внешней среде процесс провести нельзя. В таком случае без затраты внешней работы система не может быть возвращена в начальное состояние и, следовательно, реальные газовые процессы необратимы. Второй закон термодинамики постулирует это правило для идеального и реального газов. Поэтому неопределенно долгое действие тепловой машины становится возможным только при работе термомеханической системы по круговому циклу с несовпадающими процессами прямого и возвратного ходов. [c.394]

Работа в необратимом цикле будет меньше, чем в обратимом, и уменьшение работы, совершаемой в цикле, так же как и увеличение энтропии, может служить мерой необратимости процессов, происходящих с рабочим телом цикла. Максимальное количество полезной работы в цикле при данных источниках теплоты называется работоспособностью, или эксергией, теплоты. [c.186]

То, что производимая системой работа при необратимом процессе всегда меньше работы обратимого процесса, происходящего между теми же начальными и конечными состояниями и при тех же внешних условиях, вполне очевидно, и может быть проиллюстрировано на следующем примере. Предположим, что имеются два тела с температурами и T a (причем > Та). Рассмотрим процесс переноса теплоты Qi от тела с температурой к телу с температурой Та- Обратимый процесс переноса теплоты между телами разных температур может быть осуществлен с помощью обратимого цикла, в котором тела разной температуры играют роль источников теплоты а рабочее тело совершает обратимый цикл Карно. [c.80]

Следовательно, для увеличения г),, нужно все процессы цикла, в результате которых производится полезная работа, осуществлять с минимальной степенью необратимости. Рассмотрим с этой точки зрения каждый из процессов цикла. Полезная работа цикла во всех без исключения тепловых двигателях производится в результате адиабатического расширения рабочего тела от наивысшего до наинизшего давления в цикле часть этой работы идет затем на сжатие рабочего тела для перевода последнего в начальное или исходное состояние цикла. Из этого следует, что для того, чтобы полезная работа была по возможности больше, необратимость процесса расширения, обусловленная главным образом потерями на трение, должна быть минимальной, а рабочее тело должно сжиматься так, чтобы затраты работы на сжатие были наименьшими. Малая потеря работы при расширении обеспечивается рациональной организацией процесса расширения и в частности хорошими профилями сопел, в которых расширяется пар или газ. [c.526]

Регенерация теплоты является важнейшим средством, а в большинстве случаев и непременным условием оптимизации цикла. Поэтому весьма существенно, чтобы процесс регенерации происходил с минимальной степенью необратимости. Совершенно очевидно, что степень необратимости процесса регенеративного подогрева рабочего тела будет тем меньше, чем больше число регенеративных подогревателей. [c.527]

В связи с необратимым характером процесса подвода теплоты в реальных циклах уместно отметить, что регенерация теплоты в определенной степени снижает вредное влияние необратимости процесса подвода теплоты в цикле. Действительно, благодаря регенеративному подогреву рабочего тела как бы исключается (или во всяком случае заменяется значительно менее необратимым) начальный участок нагревания рабочего тела теплоот-датчиком, которое происходило ранее при больших разностях температур. Однако главное преимущество регенерации состоит в другом (это видно хотя бы из того, что рабочее тело на начальном участке может нагреваться отходящими продуктами сгорания, имеющими значительно более низкую [c.528]

Поясним сказанное на примере цикла с регенерацией теплоты. Из-за необратимости процесса расширения рабочего тела конечная точка расшире- [c.531]

Определяющие параметры рабочего цикла нужно находить, следовательно, с учетом особенностей рабочего цикла (т. е. в связи с необратимым протеканием процессов в цикле) и притом так, чтобы эффективный к. п. д. был максимальным, т. е. чтобы выполнялось условие (15.18). Следует вместе с тем иметь в виду, что максимум эффективного к. п. д. не всегда является единственным или главным показателем оптимальности энергетической установки в целом. В некоторых случаях более важным может оказаться требование наибольшей мощности установки в данных условиях или наименьшая масса установки на единицу мощности, или наименьшая стоимость единицы вырабатываемой энергии и т. д. Другими словами, условия опти- [c.531]

Эффективный КПД учитывает не только термодинамические потери цикла, определяемые термическим КПД (г т), но и механические потерн па трение, определяемые м е х а п и ч е с к и м КПД ()1 ), и потери внутри двигателя, вызванные необратимостью процессов и несовершенством реального двигателя, определяемые индикаторным КПД (т),). [c.182]

Первая формулировка содержит утверждение о том, что реальные (неравновесные) процессы могут протекать только в сторону возрастания энтропии (см. выше Необратимый теплообмен ). Для перевода теплоты от холодного тела к горячему необходимо осуществить цикл с затратой работы. [c.72]

Меньшая экономичность цикла холодильной установки I-2-3-4-1 (рис. 16.9) по сравнению с циклом Карно 1-2-3-4-1 обусловлена необратимостью процесса дросселирования 3-4 (рис. 16.9). [c.155]

Рассмотренный пример показывает, что определяющие параметры рабочего цикла выявляются исходя из особенностей рабочего цикла, т. е. в связи с необратимым протеканием процессов в цикле. Числовые значения определяющих параметров определяют из условия максимального эффективного КПД, т. е. с помощью выражения (8.7). Следует также иметь в виду, что максимальное значение эффективного КПД не всегда является единственным или главным показателем оптимальности энергетической установки в целом. В некоторых случаях более важным может оказаться выполнение требования обеспечения максимальной мощности установки в данных условиях, или наименьшей массы установки на единицу мощности, или наименьшей стоимости единицы вырабатываемой энергии и т. п. [c.524]

Термический КПД необратимого цикла Карно меньше КПД аналогичного обратимого цикла. Будем учитывать лишь внешнюю необратимость при подводе теплоты от горячего источника к рабочему телу и при отводе теплоты. Горячий источник с температурой Г, передает теплоту рабочему телу необратимо, т. е. под действием конечной разности температур АТ (рис. 3.8) максимальная температура в цикле соответствует необратимому изотермическому процессу, условно показанному пунктирной линией аЬ, и равна Т —АТ. С конечной разностью температур проходит и процесс ей отвода теплоты Таким образом, необратимый цикл [c.68]

На рис. 4-34 показана 7 з-диаграмма идеального бинарного цикла с плазменным генератором. Как видно, в нем будут значительные потери на необратимость, связанные с передачей тепла от отходящих из плазменного генератора продуктов сгорания к водяному пару. Для лучшего совпадения кривых отдачи тепла продуктами горения (процесс 1-4) и получения тепла водяным паром (процесс 5-6) параметры последнего берут сверхкритическими. И, кроме того, так как теплоемкости этих рабочих тел значительно [c.198]

Обратимые круговые процессы составляют основу теоретических циклов тепловых двигателей и холодильных машин. Сравнение эффективности реальных (необратимых) циклов с эффективностью теоретических-(обратимых) циклов может служить мерой совершенства процессов, протекающих в реальных условиях. [c.12]

В отличие от теоретического цикла паросиловой установки, который состоит из обратимых процессов, действительные циклы протекают необратимо. Так, расширение пара в турбине происходит при наличии потерь, связанных главным образом с трением пара о стенки и с другими гидродинамическими явлениями, на преодоление которых затрачивается часть работы расширения. Работа трения превращается в теплоту, повышая удельную энтальпию пара в конечном состоянии от йз до Ягд- Поэтому действительный процесс адиабатного расширения пара в турбине, протекающий необратимо с увеличением энтропии, изображается не прямой 1-2, а условной кривой /-2д (см. рис, 5.7). [c.121]

Кроме необратимых потерь,- связанных с осуществляемыми процессами самим рабочим телом в цикле и учитываемых внутренним к. п. д., в реальной теплосиловой установке имеется ряд других потерь в ее элементах (например, потери теплоты во внешнюю среду Б камерах сгорания, паропроводах, на трение в подшипниках, в генераторе). Поэтому удельная работа 1 , переданная внешнему потребителю, меньше удельной работы, полученной в цикле. Отношение удельной действительной (полезной) работы 4 к удельному количеству затраченной теплоты называется эффективным к. п. д. установки [c.141]

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]

Из этого вытекает следующий простой способ графического определения приращения энтропии системы в любом необратимом цикле по известным значениям qi, q . На плоскости T—s проводят изотерму Т= = Т, причем Т = Тг, и откладывают на ней точку D начального состояния рабочего тела и точку С начала процесса отвода тепла в обратимом цикле Карно с тем же qi. Затем на указанной изотерме находят точку Е, определяемую условием 7 2(sjs—Sd) = 72 . Длина отрезка ЕС (или Е С ) составит искомое значение приращения энтропии системы As. [c.343]

Как уже указывалось в гл. 9, преимущество циклов с регенерацией тепла состоит в уменьшении внешней необратимости процесса подвода тепла к рабочему телу за счет частичного исключения прямого теплообмена между теплоотдатчиком и рабочим телом и замены его практически почти обратимым регенеративным подогревом рабочего тела. [c.451]

Столь большое различие в значениях холодильных коэффициентов указывает на малую эффективность цикла воздушной холодильной машины по сравнению с наивыгоднейшим холодильным циклом — обратным циклом Карно, обусловленную в конечном счете внешней необратимостью процессов теплообмена в воздушной холодильной машине. [c.474]

Таким образом, уменьшение холодопроизводительностн цикла вследствие необратимости процесса дросселирования изображается пл. Ь—5—4—с, которая характеризует дроссельные потери До,,. [c.32]

Реальный адиабатный процесс истечения в сопловом аппарате турбины протекает с возрастанием энтропии, вследствие чего действительное теплопадение Дйд < Ah (рис. 1.67), а следовательно, термический к. п. д. цикла при необратимом процессе в турбине rijj = AhJ hi — Л 2) будет меньше, чем при обратимом т] = A/i/( i - h 2). Отношение г р к Tip называют внутренним относительным к. п. д. цикла и обозначают его так [c.94]

Соотношения (75), (77) справедливы лишь для обратимых циклов. В действительности циклы образуются необратимыми процессами н поэтому сами являются необратимыми. Любой необратимый цикл можно осуществить в изолированной системе, состоящей на трех элементов высшего источника с температурой Т , низшего источника с температурой <С Ту и рабочего тела. За счет процесса теплообмена теплота начнет переходить от тела с большей температурой Г, к телу с меньшей температурой Т . Нетрудно убедиться, что энтропия такой системы будет увеличиваться. Действительно, если от первого тела ко второму переходит количество теплоты Ад, то удельная энтропия первого тела уменьшится на бч, = — Ад1Ту, а второго гела увеличится на бч., =- -Ь А(] Т.у. Изменение удельной энтропии изолированной системы в целом составит [c.55]

Другим способом снижения температуры otTj до является процесс необратимого расширения в дроссельном клапане. На рис. 15-2 цикл с дроссельным процессом ab" da сопоставляется с циклом Карно [c.130]

Для прямых циклов величины, входящие в уравнение (1-4), обозначают A L — уменьшение получаемой в прямом цикле 1работы L, происходящее и связи с необратимостью процессов То — температуру окружающей среды SAS — суммарное приращение энтропии всех тел, принимающих участие в процессах (тел Л, В я С на рис. 1-1). [c.14]

Пользоваться равенством (1-4) при оценке потерь, связанных с необратимостью процессов, можно только тогда, когда данный необратимый цикл сравнивается с обратимым циклом, имеющим такую же холодопроиз-водительность. [c.14]

Пример 18-4. Определить термический к. п. д. идеального цикла ГТУ, [)аботающей с иодиодом теплоты п Л1 р onst, а также тер-МИЧССКП11 к. п. д. действительного цикла, т. е. с учетом необратимости процессов расширения и сжатия в турбине и компрессоре, если внутренние относительные к. п. д. турбины и компрессора равны 1]турб == 0,88 и tIkom = 0,85, Для этой установки известно, что Л =-= 20° С, степень повышения давления в компрессоре Р =6 температура газов перед соплами турбины ts = 900° С. Рабочее тело обладает свойствами воздуха, теплоемкость его постоянна, показатель адиабаты принять равным /г -= 1,41. [c.295]

В цикле рассмотренной выше идеализированной компрессионно холоди.чь-ной машины влажного сжатия дросселирование, иоказанное линией de на фиг. 18, является необратимым процессом и должно, следовательно, уменьшить холодильный коэффициент такого цикла по сравнению с холодильным коэффициентом обратимого цикла, работающего в том же интервале температур. В цикле холодильной машины тепло поглош,аемое в испарителе при постоянной температуре равно [c.25]

Таким образом, механическая квазипериодичность замкнутой системы и ее макроскопическое поведение (необратимое приближение к равновесию и пребывание в нем) сосуществуют одновременно и не противоречат друг другу. Вследствие обратимости движения атомов газа его макросостояние столь же часто будет самопроизвольно отклоняться от равновесного состояния, как и возвращаться в него на пути цикла Пуанкаре при механической квазипериодичности. И всякий раз на ограниченном временном интервале макроскопического возвращения системы к равновесию процесс будет необратимым, сопровождающимся ростом энтропии. На интервале же отклонения системы от равновесия ее энтропия будет уменьшаться. Если, однако, отклонение системы от равновесия в некоторый момент времени было вызвано внешним вмешательством, то начиная с этого момента в изолированной системе с наибольшей вероятностью возникнет необратимый процесс. [c.126]

Первые два вида потерь связаны с процессом теплоооб[лена при конечной разности температур. При этом в рабочем теле не будет равновесного состояния во всей массе и цикл будет в е ш н е необрати м. (При внешне необратимых процессах состояние рабочего тела в каждой точке мало отличается от равновесного и характеризуется определенными значениями термодинамических параметров так же, как это имеет место в равновесных процессах.) [c.187]

Особенностью парогазового цикла является необратимый характер процессов 41 и 3"3 из-за теплообмена при конечной разности температур между водяными парами и газообразными продуктами сгорания и их смешения. Линия 34 в пароводяном цикле изображает регенеративный подогрев питательной воды теплотой отработанных газов, выделяющейся на участке 4 Г. Вода поступает в регенеративный теплообменник после сжатия в насосе. Если давление, до которого сжимается вода, превышает давление в камере сгорания, то при впрыске воды в парогазогенератор давление ее резко уменьшается от рз до р, равного давлению в камере сгорания. Этот процесс, происходящий без совершения полезной внешней работы и теплообмена (из-за скоротечности процесса) с горячими газами, можно рассматривать как адиабатическое дросселирование, вследствие чего /4 = ц (из этого условия легко определить положение точки 6 на Т—а-диаграмме). Вследствие необратимости процесса 46 теряется полезная работа А/ , равная Гз (а — а4), если температура окружающей среды Т = Т2. [c.588]

Таким образом, как теоретический цикл, так и рабочие процессы действительного цикла должны быть оптимизированы. Однако оптимизация теоретического цикла, равно как и оптимизация каждого составляющего процесса, не решает задачи полностью, так как характерные параметры рабочего цикла, влияющие на значение ц,, вследствие того, что узловые точки цикла (т. е. точки окончания одного процесса и начала другого процесса) в действительном цикле смещены из-за необратимости предшествующего процесса по сравнению с теоретическим циклом. Поясним это на примере цикла с регенерацией теплоты. Из-за необратимости процесса расширения рабочего тела конечная точка расширения в первых ступенях турбины а (рис. 8.10) при одинаковом давлении лежит правее изо-энтропы, т. е. имеет по сравнению с соответствующей точкой теоретического цикла более высокую температуру. Поэтому, если в теоретическом цикле регенерация осуществляется, например, от точки а, то возникает вопрос, в какой точке действительного цикла должна начаться регенерация. Оптимизация самого процесса регенерации вызывает [c.523]

Необходимо иметь в виду, что выведенный нами термический к. п. д. цикла Карно относится к обратимому круговому процессу, состоящему из обратимых термодинамических процессов. Необратимость процесса связана с потерей работы, и поэтому термический к. п. д. необрати- [c.61]

При анализе регенеративных циклов неявно принималось, что число регенеративных подогревателей бесконечно велико, вследствие чего регенеративный подогрев рабочего тела мог счит мым процессом (в дальнейшем цикл с обратимым регенеративным подогревом рабочего тела называется теоретическим регенеративным циклом). В действительных циклах одвод тепла от тепло-отдатчика к рабочему телу и регенеративный пс догрев рабочего тела осуществляются при конечной разности температур, т. е. необратимо. Примером подобного цикла является, например, регенеративный цикл паросиловой установки с конечным числом регенеративных подогревателей питательной воды. [c.353]

Величина этого отношения в случае теоретического цикла представляет собой термический к. п. д. цикла, а в случае цикла, построенного с учетом необратимости процессов сжатия и расширения, — эффективный к. п. д. собственно силовой части установки умножив эту величину на tjkot, находят полный эффективный к. п. д. установки (без учета механических потерь на валу двигателя и в передающих механизмах). [c.356]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...