Газы Цикл Карно

Как уже установлено было ранее ( 39), термический к. п. д. цикла Карно не зависит от природы рабочего тела и, следовательно, и в данном случае, когда рабочим телом является пар, этот цикл сохраняет свое значение и при заданных температурах источника тепла и холодильника дает наибольшую экономичность при переводе тепла пара в работу. Так как для насыщенных паров изотермические процессы являются одновременно процессами изобарными, то цикл Карно, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, приобретает в диаграмме ру для пара контур несколько отличный от контура его в этой же диаграмме для газа. Цикл Карно для насыщенного пара изображен в диаграмме pv (фиг. 72) и в диаграмме Ts (фиг. 73). [c.149]

Рассмотрим совершаемый идеальным газом цикл Карно (для большей простоты возьмем один моль газа). Пусть и — температуры, соответствующие двум изотермам цикла Карно, измеренные газовым термометром (см. рис. 7). Подсчитаем сначала количество теплоты Qg, поглощенное при температуре Гз во время изотермического расширения АВ. Применяя первый закон [уравнение (15)] к процессу АВ и обозначая индексами А я В величины, относящиеся к состояниям А ж В, имеем [c.42]

Один из простейших обратимых циклов теплового двигателя — цикл Карно. Анализ этого цикла имеет историческое значение в развитии термодинамики. Цикл Карно использует идеальный газ [c.197]

Рис. 40. Цикл Карно с идеальным газом

Хотя цикл Карно — относительно простой процесс для превращения теплоты в работу, любой другой обратимый цикл, в котором происходит теплообмен с окружающей средой только при двух фиксированных температурах, приведет точно к таким же результатам. В цикле Карно происходит теплообмен с окружающей средой только во время изотермических расширения и сжатия идеального газа. [c.199]

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]

Соотношение (1.3) справедливо для обратимого цикла Карно и не зависит от совершаемой работы Таким образом, термодинамическая температура обладает тем свойством, что отношения величин Т определяются характеристиками обратимой тепловой машины и не зависят от рабочего вещества. Для окончательного определения величины термодинамической температуры необходимо приписать некоторой произвольной точке определенное численное значение. Это будет сделано ниже. Одним из простейших рабочих веществ может служить идеальный газ, т. е. газ, для которого и произведение РУ, и внутренняя энергия при постоянной температуре не зависят от давления. Следующим шагом будет доказательство того, что температура, удовлетворяющая соотношению (1.3), на самом деле пропорциональна температуре, определяемой законами идеального газа. [c.17]

При выводе термического к. п. д. обратимого цикла Карно были использованы соотношения, справедливые только для идеального газа. Поэтому, для того чтобы можно было распространить все сказанное о цикле Карно на любые реальные газы и пары, необходимо г доказать, что термический к. п. д. цикла Карно не зависит от свойств вещества, при помощи которого он осуществляется. Это и является содержанием теоремы Карно. Для доказательства этой теоре- 2 предположим, что две машины //////////////////////////////А i работают по обратимому циклу Рис. 8-5 Карно с различными рабочими те- [c.116]

Цикл Карно представлен на рис. 6.2 в виде кругового процесса 1-2-3-4-1. Этот цикл состоит из адиабат 2-3 и 4-1 и изотерм 1-2 м 3-4. Прямой цикл совершается по 1-2-3-4-1, и физическая картина явлений может быть представлена следующим образом. В точке 1 находится рабочее тело (газ) с давлением р , объемом V"i и температурой равной температуре нагревателя, заключающего в себе большой запас энергии. Поршень двигателя под влиянием высокого давления начинает двигаться вправо, при этом внутреннее пространство цилиндра сообщено с нагревателем, поддерживающим в расширяющемся газе постоянную температуру Tj посредством передачи ему соответствующего количества энергии в виде теплоты. Таким образом, расширение газа идет изотермически по кривой [c.66]

В рассмотренном выше цикле Карно рабочим телом был идеальный газ. Покажем, что термический к. п. д. обратимого цикла, действующего между нагревателем и охладителем, однозначно опреде ляется температурами и тепловых источников и не зависит от рабочего тела цикла. Более того, можно показать, что термический к. п. д. любого необратимого цикла лГ" , протекающего между теми же тепловыми источниками, меньше термического к. п. д. обратимого цикла [c.69]

Рассмотрим два цикла Карно, причем в первой машине / (рис. 6.3) рабочим телом является идеальный газ, а во второй машине // — произвольно взятое веще- [c.69]

Цикл Карно имеет максимальный к. п. д. в заданном интервале температур, но в то же время можно подобрать сколько угодно циклов, имеющих такой же термический к. п. д. Пусть на рис. 7.9 представлен цикл Карно, совершаемый газом в пределах определенных температур Г, и Т . [c.89]

Циклы, осуществляемые указанным способом, называются обобщенными циклами Карно. Вследствие эквидистантности проведенных линий пл. 255 3 2 получается равной пл. 166 4 1 но первая площадь представляет теплоту, отводимую от газа в процессе его расширения, а вторая — теплоту, которую необходимо сообщить сжимаемому газу. [c.90]

Регенеративные циклы могут быть осуществлены только при наличии аккумулятора теплоты, который воспринимает теплоту от охлаждаемого газа и отдает ее нагреваемому. Таким образом, в отличие от цикла Карно, который осуществляется между двумя источниками теплоты, для регенеративных циклов необходим промежуточный источник, аккумулирующий теплоту. [c.90]

Сопоставим теперь формулу (2.45) с выражением для термического к. п. д. цикла Карно, в котором рабочим телом является идеальный газ. Согласно уравнению (2.36) количество теплоты Ql и (З2. полученной и отданной идеальным газом на изотермических участках 1—2 и 3—4 цикла (см. рис. 2.11), [c.54]

Термический к. п. д. цикла Карно для идеального газа [c.54]

Действительно, основное препятствие для осуществления цикла Карно, когда рабочим телом является газ, состоит в том, что изотермические подвод и отвод теплоты в этом цикле должны сопровождаться соответственно совершением или потреблением полезной работы, что в техническом отношении достаточно сложно. [c.572]

Прямое использование цикла Карно для измерения температуры обычно приводит к большим экспериментальным погрешностям. Поэтому разработаны практические методы воспроизведения термодинамической температуры, в которых связь между измеряемой величиной и температурой выводят на основе законов термодинамики или статистической физики. К числу таких соотношений относятся уравнение состояния газа, закон Кюри для парамагнетиков, зависимость скорости звука в газе от температуры, зависимость напряжения тепловых шумов на электрическом сопротивлении от температуры, закон Стефана — Больцмана. Температурные шкалы, установленные с использованием указанных соотношений, зависят от свойств термометрического тела, что приводит к появлению таких характеристик шкалы, как воспроизводимость и точность. Кроме того, некоторые шкалы основаны на приближенно выполняющихся закономерностях возникает понятие инструментальной температуры (магнитной, цветовой и т. п.), отличной от термодинамической. [c.172]

В силу того, что рабочим телом в цикле Карно является идеальный газ, и для идеального газа был уже показан принцип существования энтропии, цикл Карно может быть представлен в координатах абсолютная температура — энтропия (Рис. 1.10). [c.44]

Схема простейшей паротурбинной установки приведена на рис. 11.1. Рассмотрим цикл Карно в p v и Т — з координатах (рис. 11.2). В котле при постоянном давлении к воде подводится теплота, выделяемая в результате сжигания в топке котла топлива (в качестве топлива могут использоваться природный газ, каменный уголь и другие виды топлива). Процесс подвода теплоты 4—1 является изобарно-изотермическим процессом парообразования. Из котла сухой насыщенный пар с параметрами в точке 1 поступает в турбину. Пар, изоэнтропно расширяясь в турбине, производит работу (линия 1—2) и превращается во влажный насыщенный пар. В конце процесса расширения давление пара р2, температура Т . Затем пар поступает в конденсатор (теплообменник), в котором за счет охлаждающей воды от пара при постоянном давлении рг отводится теплота (линия 2—3), происходит частичная конденсация пара. Процесс отвода теплоты 2—3 является изобарно-изотермическим процессом. В схеме установки (см. рис. 11.1) при рассмотрении цикла Карно насос заменяют компрессор.ом. Влажный пар с параметрами в точке 3 подается на прием компрессора и изоэнтропно сжимается с затратой работы (линия 3-—4), превращаясь в воду с температурой кипения. Затем кипящая вода подается в котел, и цикл замыкается. [c.163]

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]

Цикл Карно для идеального газа в тепловой диаграмме изображается в форме прямоугольника (см. рис. 5.6). Изотермы и адиабаты для любого рабочего тела представляются в координатах S, Т соответственно горизонтальными и вертикальными линиями. Следовательно, форма цикла Карно в тепловой диаграмме наглядно показывает, что его к.п.д. не зависит от природы рабочего тела. [c.65]

Вторая причина, по которой цикл Карно нецелесообразно осуществлять в двигателе, состоит в следующем. Расширение газа в цикле от давления до р происходит вначале по изотерме а-Ь, а затем по адиабате Ь-с, их наклон к оси и примерно одинаков и невелик, а перепад давлений большой (от 290 до р 0,1), поэтому цикл очень растянут по оси v для заданных условий степень расширения vjv равна примерно 400, т. е. очень большая (в существующих двигателях она примерно равна 16) для того чтобы газ мог увеличить свой объем в 400 раз, нужен большой цилиндр, не соответствующий мощности двигателя. Стоимость большого цилиндра высока, кроме того, в нем большие потери на трение, что приводит к снижению к. п. д. двигателя [c.128]

По смыслу представленного вывода ясно, что величина т1о не зависит от свойств конкретного идеального газа Я, с-о), поскольку они не учтены в выражении (3.10). В действительности справедливо еще более общее положение, известное как теорема Карно термический КПД обратимого цикла Карно определяется только температурами 7, и 2 и не зависит от природы рабочего тела и устройства двигателя. [c.52]

Регистрируемыми характеристиками (правая часть рис. 10.11) выберем следующие мощность турбины, компрессора и ГТУ (Л т, Мк, N .JyУ, термический и внутренний КПД ГТУ (г]<, т] ) термический КПД цикла Карно, совершаемого в том же интерва.ле температур (г к) температуру газов, покидающих турбину 4д, температуру воздуха [c.260]

Если заставить рабочее тело пройти цикл изменений состояния в направлении, обратном тому, которое было осуществлено в цикле Карно, то получится так называемый обратный цикл Карно. В этом случае газ сначала по а д и а -бате расширяется от точки 1 до точки 2 (рис. 2-21), затем расширение идет изотермически с получением единиц тепла от холодного источника. После этого начи- [c.99]

Рис. 7. Схема циклического щюцесса, при котором работа совершается за счет нап>еваиия я охлаждения газа (цикл Карно).

Осуществление цикла Карно в тепловой машине можно представить следующим образом. Газ (рабочее тело) с начальными параметрами, характеризующимися точкой а (рис. 3.4), помещен в цилиндр под поршень, причем боковые стенки цилиндра и поршень абсолютно нетеплопроводпы, так что теплота может передаваться только через основание цилиндра. [c.23]

Осуществим цикл Карно в обратном направлении. Рабочее тело с начальными параметрами точки а (рис. 3.6) расширяется адиабатно, совершая работу расширения за счет внутренней энергии, и охлаждается от температуры Т до температуры Ti. Дальнейшее расширение происходит по изотерме, и рабочее тело отбирает от нижнего источника с температурой Tq теплоту Далее газ подвергается сжатию сначала по адиабате, и его температура от Гг повышается до Ti, а затем — по изотерме (7 = onst). При этом рабочее тело отдает верхнему источнику с температурой Гi количество теплоты Qi. [c.25]

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]

Q, разобъем сеткой изотерм площадь цикла A-B- -D на 100 равных частей так, чтобы в каждом цикле (5ц = тогда изотермы пройдут через Р. Так же можно построить изотермы, лежащие ниже Наименьшая предельная температура = О, при которой термический к. п. д. цикла Карно равен единице, принимается за начальную точку термодинамической шкалы температур. Эта термодинамическая шкала совпадает с абсолютной шкалой температур, построенной по термометру с идеальным газом. [c.73]

Регенеративный цикл по сравнению с обычным циклом паросиловой установки при одинаковой средней температуре отвода теплоты имеет более высокую среднюю температур-у подвода теплоты, поэтому обладает более высоким термическим к. п. д., меньшим, однако, термического к. п. д. цикла Карно с максимальной температурой, равной температуре перегретого пара В цикле с регенерацией теплоты потеря работоспособности при теплообмене между горячими газами и рабочим телом будет меньше, так как устраняется необратимый подвод теплоты от теплоотдат-чика на участке 34, а эффективный к. п. д. вследствие этого будет больше, чем в обычном цикле. [c.583]

Прямой цикл Карно. Прямой обратимый цикл Карпо изображается в s—Т -диаграмме прямоугольником /—2—3—4 (рис. 7.6, а), все процессы в котором направлены по часовой стрелке. Точка 1 характеризует начальное состояние газа. Как отмечалось, цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат, тогда 1—2 — изотермическое расширение, 2—3 — адиабатное рас-Hinpefu-te, 3—4 — изотермическое сжатие, 4—1 — созвращение рабочего тела в первоначальное состояние в процессе адиабатного сжатия. [c.53]

Существуют два источника теплоты источник с более высокой температурой 7, и источник с более низкой температурой Т , причем Т- — onst и = onst, так как предполагается, что источники теплоты обладают большим количеством энергии и что подвод или отвод некоторого количества теплоты не изменяет мх температуры. Рассмотрим процессы пря.мого обратимого цикла Карно для I кг идеального газа в v—р-диаграмме (рис. 7.3, а). [c.150]

Обратный обратимый цикл Карно. Рассмотрим цикл применительно к идеальной (без потерь) холодильной установке. На рис. 5.5 изображен обратный обратимый цикл Карно. Газ с начальным состоянием (точка а) расширяется по адиабате а-Ь без теплообмена с окружающей средой, при этом температура падает от Ti—температуры окружающей среды, например, равной (273 + 20) К, до Т а—заданной температуры охлаждаемых предметов (веществ), например, равной (273—10) К. После адиабатного а-Ь расширения продолжается расширение по изотерме Ь-с (7 jj = onst) при изотермическом расширении к газу должна подводиться теплота от охлаждаемых предметов (веществ). В идеальном случае температуры охлаждаемых предметов и газа (рабочего тела) считаются практически равными в реальном случае [c.63]

Процессы подвода (отвода) теплоты и совершения полезной внешней работы могут осуществляться в двигателях как совместно, так и раздельно, В цикле Карно, когда рабочим телом является газ, оба эти процесса протекают совместно, а когда рабочим телом является влажный пар, — раздельно. В циклах, где теплота подводится и отводится при р = onst, процессы подвода (отвода) теплоты и производства работы разделены. Действительно, [c.508]

Дальнейшее изменение состояния рабочего тела связано с необходимостью возвращения поршня в первоначальное полох<ение, а газа — в начальное состояние. В цикле Карно это осуществляется следующим образом от точки 3 начинается изотермическое сжатие, во время которого рабочее тело находится в соприкосновении с источником тепла Т процесс изотермического сжатия заканчивается в точке и в течение этого процесса от рабочего тела переходит в холодный источник единиц тепла. При этом на сжатие затрачивается работа, измеряемая в ро-диаграмме площадью 3-4-7-5-3. [c.96]

В 2-17 был рассмотрен цикл Карно там было указано, что по конструктивным соображениям нельзя построить двигатель, который работал бы по этому циклу. Затруднения прежде всего связаны с подводом и отводом тепла при постоянной температуре. В дальнейшем мы увидим, что в отношении двигателей, рабочим телом в которых служит водяной пар, такой подвод и отвод тепла частично возможен. В двигателях, использующих в качестве рабочего тела идеальный газ, это невозможно даже частично. Таким образом, цикл Карно — только теоретический цикл, изучение которого дает возможность установить предельное значение термического к. п. д. при преобразовании тепла в механическую энергию, и именно это обстоятельство определяет его большое практическое значение. Действительные дннгатели работают по циклам, отличным от цикла Карко. [c.149]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...