Обратимые циклы теплового двигателя

Обратимые циклы теплового двигателя [c.197]

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]

Система может обмениваться выполненной работой с окружающей средой в результате обратимых циклов теплового двигателя и в результате изменений давления и объема в цилиндре. Обмен работы между цилиндром и окружающей средой, связанный с изменением давления и объема, можно разделить на две части. Первая часть состоит из обмена механической работы, происходящей между цилиндром и источником работы вторая часть представляет собой обмен работы, выполненной атмосферой при постоянном давлении рд вследствие изменения объема в цилиндре. Общую работу, выполненную системой, можно выразить уравнением [c.202]

Если в обратимом цикле теплового двигателя по линии I—II подводится количество тепла Qi = j TdS, а по линии II—I [c.16]

Доказательство этой теоремы осуществляется от противного. Рассмотрим обратимый цикл теплового двигателя, осуществляемый между двумя источниками тепла с помощью какого-либо рабочего тела термический к. п. д. этого цикла обозначим через т]. Рассмотрим далее обратимый цикл теплового двигателя, осуществляемый между теми же источниками тепла с помощью другого рабочего тела предположим, что термический к. п. д. цикла этого двигателя (обозначим его через т]") отличается от термического к. п. д. цикла первого двигателя, причем для определенности положим, что [c.61]

При соблюдении полной обратимости цикл теплового двигателя изображается контуром а-Ь-с-й-а, а теплового насоса — контуром е- -к-1-е (рис. 8-4). С учетом внешней необратимости цикл теплового двигателя изобразится [c.219]

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]

Ниже рассматриваются обратимые циклы. Реальные же, необратимые процессы и циклы тепловых двигателей рассматриваются в разделах учебника, посвященных описанию конструкции и работы реальных тепловых двигателей. [c.61]

Таким образом, в заданном температурном интервале обратимый цикл Карно имеет термический к. п. д. более высокий, чем любой другой обратимый цикл. Следовательно, обратимый цикл Карно является своего рода эталоном, по сравнению с которым можно определять степень эффективности того или иного цикла, осуществляемого в том же, что и цикл Карно, интервале температур. В этом и заключается особое значение цикла Карно, выделяющее его среди любых других циклов тепловых двигателей. [c.83]

Перейдем к анализу еще одной важной разновидности циклов тепловых двигателей. Рассмотрим изображенный в Г,5-диаграмме на рис. 3-17 обратимый цикл, состоящий из двух изотерм и двух произвольных эквидистантных кривых. [c.84]

Нетрудно показать (применяя методы, использованные в гл. 3 для анализа циклов тепловых двигателей), что обратимый холодильный цикл Карно является наиболее эффективным из всех холодильных циклов, осуществляемых в заданном интервале постоянных температур. [c.429]

Для идеального цикла теплового двигателя, т. е. для прямого обратимого цикла Карно, [c.65]

Образцовый циклом теплового двигателя является обратимый цикл Карно (рис. 12. 17), осуществляемый между двумя внешними источниками [c.213]

Показатель экономичности цикла теплового двигателя — термический к. п. д. (см. 1-8) относится к идеальному двигателю, т. е. к такому, в котором расширение рабочего тела происходит по обратимой адиабате, в соприкасающихся частях отсутствует трение и нет других неизбежных потерь энергии. [c.134]

Анализ такого цикла с точки зрения теории тепловых процессов невозможен, а поэтому термодинамика исследует не реальные процессы двигателей внутреннего сгорания, а идеальные, обратимые циклы. В качестве рабочего тела принимают идеальный газ с постоянной теплоемкостью. Цилиндр заполнен постоянным количеством рабочего тела. Разность температур между источником теплоты и рабочим телом бесконечно малая. Подвод теплоты к рабочему телу осуществляется от внешних источников теплоты, а не за счет сжигания топлива. То же необходимо сказать и об отводе теплоты. [c.262]

Как известно, максимальны термический к. п. д. теплового двигателя или наибольшую выработку механической работы можно получить в установке, работающей по обратимому циклу Карно. [c.323]

Цикл реального теплового двигателя, в котором процессы подвода теплоты к рабочему телу и отвода теплоты от него рассматриваются как внутренне равновесные, несмотря на необратимый характер теплообмена между рабочим телом и источником теплоты, а все остальные процессы считаются обратимыми, называется теоретическим циклом. [c.522]

Термический к. п. д. теоретического цикла тем больше отличается от термического к. п. д. обратимого цикла между температурами теплоотдатчика и теплоприемника, чем больше степень необратимости процессов подвода и отвода теплоты, приводящих к наиболее значительным потерям работоспособности в реальных тепловых двигателях. Благодаря этому термический к. п. д. теоретического цикла позволяет судить, хотя и не в полной мере, о сравнительной эффективности различных тепловых двигателей или теплосиловых установок. [c.523]

Диаграммы реальных круговых процессов тепловых двигателей и холодильных машин отличаются между собой прежде всего из-за различия температур рабочего тела и внешних источников теплоты, а также за счет наличия необратимых потерь в процессах расширения, сжатия и т.п. (Рис. 1.8) При этом диаграмма цикла реального теплового двигателя будет располагаться внутри диаграммы обратимого цикла, а диаграмма холодильной машины — вне диаграммы обратимого цикла (Рис. 1.8). Заштрихованные площади на диаграммах характеризуют величины необратимых потерь (80" 0) в про- [c.42]

Рис. 1.8. Относительное расположение обратимых и реальных циклов тепловых машин (О, " ф 0) а — тепловые двигатели 6 — холодильные машины

Обратимый цикл Карно любого теплового двигателя имеет наибольший термический к. п. д. при заданных температурах подвода теплоты Т и отвода теплоты Гг (см. 15). Исходя из этого положения предпочтительным было бы осуществление цикла Карно как в поршневых ДВС, так и в ГТУ и других тепловых двигателях. Однако практическая реализация цикла Карно невозможна в связи с тем, что диаграмма цикла Карно в р—V координатах (рис. 10.1) сильно растянута как в области высоких давлений, так и в области больших объемов. [c.133]

Если цикл состоит из обратимых процессов, то он называется обратимым циклом. Для анализа обратимых циклов можно использовать термодинамический метод. При работе по второй схеме в тепловом двигателе постоянно находится одна и та же порция газа. При взаимодействии с окружающей средой порция [c.60]

Прямой обратимый цикл Карно. Французский инженер Сади Карно в 1824 г. предложил цикл идеального теплового двигателя, т, е. цикл, состоящий из обратимых термодинамических процессов (рис. 5.3). Цикл состоит из двух изотерм а-Ь Т ) и -d(T ) и двух адиабат h- и d-a. [c.61]

Абсолютная величина работы, производимой тепловым двигателем за один цикл, согласно первому началу термодинамики, независимо от того, обратимы или необратимы процессы в двигателе, равна разности между абсолютным значением количества теплоты Qi, отданной рабочему телу более нагретыми телами, и абсолютным значением количества теплоты Qi, полученной от рабочего тела менее нагретыми телами. [c.59]

Независимость термического КПД прямого обратимого цикла, осуществляемого между двумя тепловыми источниками, от устройства двигателя и природы рабочего тела означает, что термический КПД цикла Карно является функцией лишь температур теплоотдатчика и теплоприемника [c.64]

В обратимом тепловом двигателе полезная внешняя работа, производимая за один цикл, определяется с помощью термодинамического тождества [c.145]

Цикл реального теплового двигателя, в котором процессы подвода теплоты к рабочему телу и отвода теплоты от него рассматриваются как внутренне равновесные, несмотря на необратимый характер теплообмена между рабочим телом и источником теплоты, а все остальные процессы считаются обратимыми, называют теоретическим циклом. В тепловых двигателях в работу превращается теплота. Поэтому в формуле (8.1) для КПД вместо JЕ И Js удобнее писать количество подводимой и отводимой за цикл теплоты (/j и отнесенные к единице массы рабочего тела. [c.509]

Проходящий по часовой стрелке цикл произвольной формы можно использовать для преобразования теплоты в работу, при этом термодинамическое совершенство такого преобразования оценивается по значению термического КПД. Для осуществления замкнутого цикла обязательны расширение и сжатие рабочего тела если эти процессы обратимы, то, благодаря отсутствию потерь на трение, работа цикла будет максимальной. Кроме расширения и сжатия, необходимо осуществлять подвод теплоты к рабочему телу от горячего источника и отвод ее к холодному источнику обратимость этих процессов также способствует увеличению КПД, хотя это пока и не очевидно. Стремление найти наилучшие условия работы теплового двигателя привели С. Карно к созданию эталонного цикла (рис. 3.4), носящего его имя . [c.49]

До сих пор мы рассматривали циклы, в которых процесс расширения пара в двигателе происходил обратимо. В паровых двигателях расширение пара сопровождается рядом потерь. Если иметь в виду паровую турбину, которая среди других двигателей имеет преимущественное распространение на тепловых электрических станциях, то основная потеря в ней — трение в потоке пара, на которое тратится часть полезной работы. Работа трения превращается в тепло, которое усваивается паром. Это вызывает рост энтальпии пара в конечном состоянии, Таким образом, если простей- [c.178]

Прямой цикл Карно, рассмотренный выше, называется тепловым циклом и служит прообразом рабочих циклон различных тепловых двигателей. Обратимый цикл Карно называется холодильным циклом и используется в тепловых насосах и холодильных машинах. При совершении обратного цикла Карно от источника тепла с меньшей температурой на 1 кг рабочего тела отнимается тепло qo, а источнику тепла с более высокой температурой отдается тепло qi в количестве q + l, большем qo для осуществления обратного цикла требуется затрата внешней механической работы Г, равной разности 1—< 2. [c.327]

В 3-2 было показано, что степень полезного использования тепла в обратимом тепловом двигателе характеризуется термическим к. п. д. цикла, обозначаемым через r t и представляющем собой отношение производимой за один цикл полезной внешней работы I к ко- [c.327]

Очевидно, что в Г, 5-диаграмме количество тепла, полученного (отданного) системой в обратимом процессе, изображается площадью под кривой процесса. На рис. 3-14 в Т, 5-диаграмме изображен обратимый цикл теплового двигателя. Количество тепла ( i, подведенного к рабочему телу в цикле, изображается площадью под кривой AB , а количество тепла Q , отведенного от рабочего тела, — площадью под кривой D А. Работа, произведенная рабочим телом в цикле, L, =Q —Q изображается площадью, ограниченной замкнутой кривой AB DA. [c.81]

При соблюдении полной обратимости цикл теплового двигателя / изображается контуром аЬсёа, а теплового насоса — контуром е Ые (рис. 7-4). [c.195]

Сказанное об энтропии как о параметре состояния непосредственно связано с предыдущими формулировками второго начала, в том числе с невозможностью реализовать вечный двигатель второго рода. Это следует уже из соотношения (2-12), которое показывает, что в любом обратимом адиабатном процессе энтропия не меняется, поэтому об-Рис. 2-2. Иллюстрация невоз- ратимые адиабаты не могут можности осуществления веч- пересекаться. Следователь-ного двигателя второго рода. но, неосуществим показанный на рис. 2-2 цикл теплового двигателя, состоящий из двух обратимых адиабат 3-1, 2-3 и изотермического процесса 1-2. Осуществимость такого цикла означала бы, что возможно реализовать вечный двигатель второго рода. [c.32]

Для оценки циклов тепловых двигателей применяют еще один параметр состояния газа — энтропию . Основное свойство энтропии состоит в том, что ее величина увеличивается, если к телу тепло подводится, и уменьшается, если тепло отводится. Следовательно, в обратимых адиабатных процессах изжнения состояния газа, т. е. в таких, в которых теплообмен между газом и окружающей средой отсутствует, энтропия газа остается постоянной. Величину энтропии рабочих тел подсчитывают [c.37]

Цикл Рейтлингера. Цикл Карно, состоящий из двух изотермических и двух адиабатных процессов, является наиболее экономически выгодным термодинамическим циклом. При заданных уровнях температур этот цикл имеет наибольший из всех циклов термический КПД. Будучи критерием оценки степени совершенства превращения теплоты в работу для циклов тепловых двигателей, он тем не менее на практике не применяется. Однако существует бесконечное мно жество других, обратимых регенеративных циклов с практической возможностью их реализации в тепловых машинах, в том числе и [c.22]

В основе анализа эффективности современных тепловых машин лежат обратимые циклы, т. е. идеальные циклы, не учитывающие потери, связанные с наличием трения и отсутствием абсолютно теплонепроницаемой изоляции. Изучение такьх идеальных циклов необходимо для оценки работы реальных тепловых двигателей, в которых происходит преобразование теплоты в работу. [c.45]

Термический КПД выражается через Je, Js- и Т одинаковым образом как для теплового двигателя, так и для прямого преобразователя нециклического действия, что не преуменьшает принципиального отличия теплового двигателя от преобразователя нециклического действия энергии. В тепловом двигателе вследствие замкнутости рабочего процесса теплоприемнику обязательно передается определенное количество теплоты, т. е. /5- всегда больше нуля. В преобразователе энергии с незамкнутым рабочим процессом передача теплоты окружающей среде не является обязательной и может быть =0. Другими словам[1, если в тепловом двигателе суш,ествуют ограничения величины КПД, определяемые различием температур теплоотдатчика и теплоприемника, так что КПД теплового двигателя никогда не может Taib больше КПД цикла Карно, отвечающего наивысшей температуре теплоотдатчика и наименьшей температуре теплоприемника, то в электроэнергетическом преобразователе энергии с незамкнутым рабочим процессом подобных температурных ограничений нет, и КПД такого обратимого преобразователя может достигать значения, равного единице. [c.147]

Полезная внешняя работа простейше10 теплового двигателя с двумя источниками теплоты производится в результате цикла, состоящего из двух изотермических и двух адиабатических процессов (рис. 8.J). При обратимом проведении процесса полезная внешняя работа изотермического процесса равна убыли энергии Гиббса I — TS, а работа адиабатического процесса — убыли энталь- [c.504]

Рассмотрим тепловой двигатель, работающий по обратимому циклу Карно. В таком цикле, состоящем из двух изотермических участков температуры Tj и Т2, соединенных пзоэнтропическими отрезками (рис. 8.1), AS = О и соответственно (s. —. s ), ( 2 = [c.509]

Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат (см. рис. 3.4). Однако при доказательстве теоремы Карно используется лишь факт наличия изотерм, связанных с горячим и холодным источниками теплоты. Процессы Ьс и йа, вообще говоря, не обязательно должны быть адиабатными. Можно, например, отобрать часть теплоты в процессе расширения Ьс, это позволяет уменьшить максимальный объем цикла V . Отобранную теплоту можно подвести к рабочему телу в процессе сжатия с1а, уменьшив тем самым количество затрачиваемой на сжатие работы. Такое внутреннее перераспределение теплоты в цикле, не затрагивающее внешние источники, называют регенерацией, а сам цикл—регенеративным. Если неаднабатные процессы Ьс и с1а обратимы, то термический КПД регенеративного цикла равен КПД цикла Карно и определяется по формуле (3.10). Поэтому теорему Карно формулируют и так любой обратимый тепловой двигатель, работающий с источниками теплоты, имеющими температуры Г и Гд, обладает термическим КПД т1о = 1—(Г2/Г1). [c.53]

Работа, производимая тепловым двигателем за один цикл, по своей абсолютной величине согласно первому началу термодинамики [см. уравнения (2-6) и (2-7)] будет независимо от того, обратимы или необратимы процессы в двигателе, равна разности между абсолютным значением количества тепла Qil, отданного рабочему телу теплоотдатчи-ком, и абсолютным значением количества тепла IQ2I, полученного от рабочего тела теплоприемника, т. е. [c.60]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...