Идеальный тепловой двигатель

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]

Важной расчетной характеристикой паросиловой установки является удельный расход пара йц, представляющий собой отношение часового расхода пара в идеальном тепловом двигателе Од к количеству выработанной электроэнергии N,,. Поскольку каждый килограмм пара совершает в теоретическом цикле Яо кх — — ко килоджоулей полезной работы, а 1 кВт ч = 3600 кДж, то на основании уравнения теплового баланса идеального двигателя [c.119]

ИДЕАЛЬНЫЙ ТЕПЛОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ [c.91]

Основы современного классического термодинамического анализа тепловых двигателей были созданы трудами французского ученого Сади Карно, немецкого ученого Рудольфа Клаузиуса и английского ученого Уильяма Кельвина применительно к идеальному тепловому двигателю. Классический анализ рассматривает только идеальные тепловые машины и установки, действие которых отражает принципиальные и в некотором смысле предельные свойства рабочих процессов . [c.4]

Идеальный тепловой двигатель характеризуется следующими главными особенностями [c.4]

Идеальный тепловой двигатель — двигатель без обобщенного трения, т. е. без рождения энтропии. В нем изменение температуры рабочего тела происходит только из-за изменения его объема, теплопередача осуществляется при ничтожно малой разности температур, полностью исключено трение в подшипниках и смешение разных химических веществ (в том числе и горение). Иногда процессы в таком идеальном двигателе называют обратимыми они могут происходить в обоих направлениях, т. е. передача энергии может идти от теплоты к работе и наоборот в равных количествах. [c.39]

Модель идеального теплового двигателя послужила основой всей термодинамики. Ее предложил и исследовал французский инженер Сади Карно, единственная опубликованная работа которого Размышления о движуш ей силе огня заслужила навечно память благодарного человечества наряду с Началами Ньютона и Электродинамикой движуш ихся тел Эйнштейна. Она была напечатана в Париже в 1824 г., когда автору было 28 лет. Восемью годами позже он умер от холеры. Как и все другие жертвы эпидемии, Карно был похоронен вместе с принадлежавшими ему вепсами и бумагами, поэтому, кроме случайно сохранившейся записной книжки, после него ничего не осталось. [c.50]

В рассмотренных нами на рис. 2 примерах а) и в) фактически показана та же аналогия, но для обратного процесса — не понижения, а повышения потенциала в потоке зарядов и энтропии. В идеальном тепловом двигателе и тепловом насосе полный поток протекаюш ей энтропии остается неизменным, подобно потоку воды в гидротурбине л гидронасосе, [c.51]

В прямом цикле Карно (фиг. 9-6, а), по которому работает идеальный тепловой двигатель, полезной отдачей является механическая энергия с тепловым эквивалентом, измеряемым площадью LA, причем Ь — количество полученной работы, А—тепловой [c.210]

Назвать любой термодинамический цикл при тех же пределах температур идеальным нельзя еще и потому, что его к. п. д. всегда будет меньше, чем к. п. д. цикла Карно он может быть очень малой величиной и даже обращаться в нуль. Поэтому и нужно особо выделить цикл Карно как цикл, являющийся количественным выражением второго начала термодинамики и служащий критерием для любого теплового кругового процесса. Поскольку только этот цикл определяет свойства идеального теплового двигателя, т. е. дает для данного соотношения температур к. п. д., наибольший из возможных, постольку только цикл Карно и надлежит называть идеальным. [c.38]

Круговой процесс Карно идеального газа. Рассмотрим простейший круговой процесс, предложенный в 1824 г. французским инженером Карно, как цикл идеального теплового двигателя, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. Такой обратимый процесс 1 кг газа представлен в системе pv на рис. 5-2. Газ начального состояния точки а (рассматриваемый как идеальный) расширяется сначала по изотерме аЬ, причем его объем увеличивается с до и совершает работу, равную пл. abb a и эквивалентную количеству тепла qi, получаемому им от внешнего источника тепла с постоянной температурой Т]. Это количество тепла равно по уравнению (4-17) [c.95]

Вместе с развитием тепловых двигателей совершенствовалась и теория теплоты. В 1824 г. французский инженер С. Карно опубликовал научный трактат, в котором сформулировал важнейший закон теплотехники, определяющий условия превращения теплоты в механическую работу, предложил формулу для определения КПД идеального теплового двигателя и разработал схему работы двигателя внутреннего сгорания. [c.3]

Приведенные цифры дают КПД идеального цикла. Коэффициент полезного действия реального теплового двигателя будет, конечно, ниже. [c.24]

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]

Баланс теплоты и работы в тепловом двигателе. Тепловой двигатель, совершающий обратимый круговой процесс превращения теплоты в работу между двумя источниками теплоты с температурами и Го < Г , называется обратимым тепловым двигателем (или идеальным двигателем) Карно. [c.48]

В 1824 г. была опубликована работа французского инженера Сади Карно, которая затем стала основой теории тепловых машин. В этой работе Карно рассмотрел цикл теплового двигателя, который назван его именем и служит эталоном для оценки совершенства идеальных циклов, так как он имеет макси- [c.47]

В тепловых двигателях теплота, отдаваемая более нагретыми телами, превращается в работу не полностью. Некоторая часть теплоты передается рабочим телом менее нагретым телам. Переход теплоты от более нагретых тел к менее нагретым при работе теплового двигателя и обусловленные этим переходом изменения состояния участвующих в процессе тел по сравнению с начальным и представляют собой те компенсационные эффекты, которыми, согласно второму началу термодинамики, обязательно сопровождается любой круговой процесс превращения теплоты в работу. Этот относящийся к круговым процессам вывод можно сформулировать следующим образом превращение теплоты в работу всегда сопровождается компенсирующим переходом некоторого количества теплоты от более нагретого к менее нагретому телу. Указанный вывод относится только к круговым процессам. Среди незамкнутых процессов с одним источником теплоты могут быть такие, в которых сообщенная телу теплота превращается в работу полностью. Примером такого процесса является изотермическое расширение идеального газа с подведением теплоты от источника с данной температурой. [c.59]

Предположим обратное. Пусть имеется другая обратимая машина Карно, работающая в том же интервале температур, но с другим рабочим телом (реальный газ с уравнением состояния Р (р, и, 7) = 0) или другим численным значением отношения оь/оа и по этой причине с другим термическим коэффициентом полезного действия т) о- Поскольку обе машины — с идеальным газом и с произвольным рабочим телом — обратимы, то любая из них может работать как в прямом направлении (тепловой двигатель), так и в обратном (холодильная машина). При работе машин в различных направлениях [c.52]

Для теплотехнических расчетов вполне допустимо считать идеальными все газы, с которыми в теплотехнике приходится иметь дело. Из этого правила составляет исключение только водяной пар. Последний в теплотехнике встречается либо как составная часть газовых смесей, образующихся в результате сгорания топлива в топках паровых котлов или цилиндрах тепловых двигателей, либо как ])абочее тело в паровых двигателях и теплоноситель в теплообменных аппаратах. В первом случае водяной пар имеет большую температуру и очень малое давление, т. е. находится в таком состоянии, когда его можно считать идеальным газом. По тем же соображениям идеальным газом часто считают водяной пар, содержащийся в атмосферном воздухе. Во втором случае водяной пар находится в состояниях, достаточно близких к состоянию жидкости, и поэтому к нему нельзя применять те законы и зависимости, которые применимы к идеальным газам. Вот почему изучение водяного пара в состояниях, о которых только что шла речь, в термодинамике обычно ведется отдельно ог изучения идеальных газов. [c.18]

В свою очередь циклы тепловых двигателей можно разделить в зависимости от рабочего тела на две группы. Общим для циклов первой группы является использование в качестве рабочих тел газообразных продуктов сгорания топлива, которые на протяжении всего цикла находятся в одном и том же агрегатном состоянии и при относительно высоких температурах считаются идеальным газом (двигатели внутреннего сгорания, газовые турбины и реактивные двигатели). Характерная черта циклов второй группы — применение таких рабочих тел, которые в цикле претерпевают агрегатные изменения (жидкость, влажный и перегретый пар) и подчиняются законам, действительным для реальных газов (паросиловые установки). [c.104]

Следует отметить, что во многих практически важных случаях, например при термодинамическом анализе циклов тепловых двигателей, интерес представляет изменение энтропии, а не абсолютная величина ее, благодаря чему численное значение постоянной 5о оказывается несущественным. Поэтому часто значение So выбирают произвольным образом, исходя из соображений практического удобства. В частности, значение энтропии жидкой воды, имеющей температуру тройной точки под давлением насыщенных паров ее принимают обычно равным нулю для газов в идеальном состоянии отсчет энтропии производят от 0 С или от 0°К. Наоборот, для расчета процессов, сопровождающихся изменением массы исходных веществ и образованием из них новых, характеризующихся вообще другим абсолютным значением энтропии (например, в случае химических реакций), необходимо знать точную величину So. [c.79]

Наконец, заметим, что дросселирование пара приводит к потере его работоспособности. Последняя оценивается той работой, которая может быть получена от пара при его расширении в тепловом двигателе до некоторого конечного давления. Применительно к идеальному процессу [c.116]

Необходимость разработки представлений о наивыгоднейшем тепловом двигателе мощных электрических станций ближайшего будущего требует определения характеристик регенеративных циклов в большом интервале изменения начальных параметров пара — до р = 1000 кг см и = 1000° С. Ниже излагаются результаты исследования паротурбинных циклов. Результаты исследования простейших циклов — цикла Ренкина и циклов с промежуточным перегревом — получены расчетным путем. Регенеративные идеальные циклы исследовались с помощью энтропийной диаграммы Ts. [c.47]

При использовании ядерной энергии тепловой двигатель с рабочим телом, близким к идеальным газам,— газотурбинный двигатель, может быть конкурентоспособным с паротурбинным двигателем, если ему удастся найти новые возможности, поднимающие его на один уровень с паротурбинным двигателем. [c.203]

Р. Клаузиус обобщил эту закономерность на любые необратимые энергетические процессы, введя принцип возрастания энтропии во всех реальных процессах преобразования энергии в изолированных системах суммарная энтропия всех участвующих в них тел возрастает. Это возрастание энтропии при прочих равных условиях тем больше, чем сильнее процесс (или процессы) в рассматриваемой системе отличается от идеальных, обратимых. В тепловом двигателе, например, как мы видели, ухудшение его действия (т. е. уменьшение получаемой из того же количества теплоты Qi работы L при тех же граничных температурах Ti и Гг) обязательно сопровождается увеличением энтропии, В тепловом насосе увеличение необходимых затрат работы приводит к тому же результату—росту энтропии. Следовательно, энтропия может выполнять еще одну должность — быть характеристикой необратимости процессов, показывать отклонение их от идеальных. Чем больше рост энтропии, тем это отклонение больше. [c.131]

Изменения давления, происходящие в котле, перегревателе и конденсаторе, являются несущественными для действия теплового двигателя и фактически нежелательны поэтому в идеальном цикле можно ими пренебречь. Аналогично пренебрегаем всеми видами трения и передачи тепла в турбине и насосе, так чтобы все изменения состояния единицы массы рабочего вещества, проходящего через установку, были обратимыми и адиабатическими. Таким образом, идеальный цикл содержит два изобарических и два адиабатических процесса. Такой цикл называется циклом Рэнкина. На рис. 10-1 этот цикл показан сплошными линиями в pv- и 75-диаграммах. Во второй диаграмме согласно определению энтропии площадь под кривой 1-2 равна теплу, сообщенному единице массы жидкости в котле и перегревателе, а площадь под кривой 3-4 — теплу, отданному в конденсаторе единицей [c.65]

ИДЕАЛЬНОЕ РАБОЧЕЕ ВЕЩЕСТВО ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ДВИГАТЕЛЕИ [c.104]

Идеальные тепловой двигатель или тепловая машина, работающая по циклу Карно, называются двигателем или машиной Карнс, обычно под термином тепловая машина подразумевают устройство, в котором осуществляется как превращение теплоты в работу, так и превращение работы в теплоту. [c.62]

Учитывая, что условие контактности калорических воздействий является важнейшей принципиальной характеристикой классического идеального теплового двигателя, можно этот двигатель именовать идеальным теплоконтактным двигателем. [c.4]

Изложенная выше характеристика идеального теплового двигателя основана на принятых в классической термодинамике концепциях теплоты и механической работы. Ограничения на понятия теплоты I. Схема идеальной ц работы, которые заложены в этих кон- Гй епциях, имеют субъективное происхож- [c.4]

Наличие принципиальных качественных различий между рабочими процессами тепломиграционных и теплоконтактных двигателей означает, что наряду с общим учением об идеальных тепловых двигателях необходимо иметь общее учение о реальных тепловых двигателях. [c.7]

Так как в адиабатном процессе s = onst, то адиабаты в этой диаграмме — линии, параллельные оси ординат. Это обстоятельство делает -диаграмму очень удобной для расчета процессов, происходящих в идеальных тепловых двигателях, так как процессы сжатия и расширения в них происходят без теплообмена с окружающей средой, т. е. по адиаба- те. На is-диаграмме часто наносят цветными линиями изохоры — линии и = onst. Пользуясь ими, можно определить значения о и р водяного пара для заданных параметров состояния., [c.35]

КАРНО TEOPEMA, теорема о макс. коэффициенте полезного действия тепловых двигателей (франц. физика Н. Л. С. Карно, N. L. S. arnot 1824) кпд T)=(7 i—T lTi Карно цикла максимален и не зависит от природы рабочего в-ва и конструкции идеального теплового двигателя, он определяется только темп-рами нагревателя fi и холодильника Гг- К. т. сыграла важную роль в установлении второго начала термодинамики. КАРНО ТЕОРЕМА в теории удара, теорема о потере кинетич. энергии при абсолютно неупругом ударе. Названа по имени франц. математика Л. Н. Карно (L. N. arnot). Кинетич. энергия, потерянная системой при ударе, равна той кинетич. энергии, к-рую имела бы система, если бы её точки двигались с т. н. потерянными скоростями, т. е. Tfi—Ty= —S/т/(Уо,—Uij) , [c.244]

Водород является перспективным топливом на автомобильном транспорте, практически идеальным топливом тепловых двигателей. Основные положительные свойства — широкий диапазон воспламеняемости по составу смеси (а = 0,15. .. 10,0), высокая скорость горения, низкая энергия воспламенения смеси. При сгорании водорода единственным токсичным компонентом могут быть окислы азота (не считая продуктов сгорания моторных масел). Широкие пределы воспламенения водородовоздушных смесей в двигателях с искровым зажиганием позволяют перейти на качественное регулирование, исключить дроссельные потери, присущие бензиновым двигателям, тем самым повысить индикаторный КПД на малых нагрузках. Снижение выбросов окислов азота в водородном двигателе возможно за счет существенного обеднения смеси (а> 2). Водород как самостоятельное топливо пока не может получить широкого распространения из-за отсутствия технологии производства в широких масштабах и трудностей хранения на борту автомобиля (необходимы криогенные или металлогидридные емкости). В перспективе водород, полученный из воды с помощью ядерной энергии, может быть использован для полной замены бензина и синтетических топлив. [c.55]

Идея о тождественности форм представления количественных мер всех равновесных взаимодействий независимо от их рода, несмотря на ее правильность, не вскрывает объективно существующего глубокого качественного отличия теплоты от работы, которое имеет приициггиальное значение (характеризуя специфику теплового движения) и которое устанавливает второе начало термодинамики. В самом деле, в то время как количество теплового воздействия Q никаким способом нельзя превратить в механическую работу без других изменений (компенсаций), количества других воздействий могут превращаться в работу без подобных ограничений. Это приводит к тому, что, в то время как количество тешювого воздействия Q превращается в механическую работу при обязательном посредстве рабочего тела, количество любого другого воздействия может превратиться в работу и без рабочего тела. Второе начало и выражает особенности теплового движения. Как же можно поэтому строить термодинамику без явного учета этой особенности, т. е. без второго начала термодинамики Согласно этому закону, к.п.д. теплового двигателя даже в идеальных условиях не может бьпь равен 1, в то время как в этих условиях к.п.д., например, двигателя, превращающего электрическое воздействие в механическую работу (электродвигатель), равен 1. Кроме того, рассматриваемая система построения термодинамики в действитель- [c.172]

В тепловых двигателях теплота, отдаваемая более нагретыми телами, превращается в работу не полностью некоторая доля этой теплоты передается рабочим телом менее нагретым телам. Переход теплоты от более нагретых тел к менее нагретым в результате действия теплового двигателя и обусловленные этим переходом изменения состояния участвующих в процессе тел по сравнению с начальным и представляют собой те компенсационные эффекты, которыми согласно второму началу термодинамики обязательно сопровождается любой как обратимый, так и необратимый круговые процессы превращения теплоты в работу. Этот относящийся к круговым процессам результат выражают еще следующим образом превращение теплоты в работу всегда сопровождается компенсирующим переходом некоторого количества теплоты от более нагретого к менее нагретому телу. Подчеркнем, что сказанное относится к круговым процессам среди незамкнутых процессов с одним источником теплоты могут быть такие, в которых сообщенная телу теплота превращается в работу полностью. oшлe [ я в связи с этим на следующее высказывание Зоммерфельда .. . Планк приводит сам собой напрашивающийся пример полного превращения тепла в работу, а именно изотермическое расширение идеального газа с подведением тепла от источника с высокой температурой при полном использовании давления газа для совершения работы. В этом процессе энергия не будет обесцениваться , а наоборот, будет становиться ценнее (тепло полностью превращается в работу) . [c.47]

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]

Л2 в идеальном двигателе. Отношение удельной действительной работы 4 к теоретической 4 называется относительным внутренним к. п. д. теплового двигателя т1о1. Для паровой турбины [c.121]

В тепловых двигателях в качестве рабочего тела примедявдт реально существующие газы, но для упрощерия в технической термодинамике ш1 око применяют понятие об идеальном газе. [c.15]

В первый период создания теоретических основ циклов тепловых двигателей Брайтоном цикл р = onst), Эриксоном (цикл Т = = onst) и Отто (цикл V = onst) были предложены идеальные циклы, послужившие также основой для развития термодинамики газотурбинной установки. [c.100]

Устройства, обычно называемые паровыми двигателями, а именно паровая поршневая машина и турбина, в термодинамическом смысле являются лишь частью тепловых двигателей. Согласно определению (см. 6-1) тепловой двигатель является непрерывно действующей системой, границы которой пересекают лишь тепло и работа. Границы паровой машины или турбины пересекает поток пара. Нужио также заметить, что для действия паровой машины или турбииы наличие потока тепла несущественно идеальная паровая машина или турбина является адиабатическим устройством. [c.65]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...