Прямой цикл Карно. Кпд цикла Карно

Среди обратимых циклов особое значение имеет цикл, исследованный в 1824 г. Французским ученым С. Карно и носящий его имя. Цикл Карно состоит из преобразования теплоты в работу при наличии только двух источников теплоты: верхнего с температурой Т1 и нижнего с температурой Т2 < Т1.

Цикл Карно состоит из четырёх обратимых стадий, две из которых осуществляются при постоянной температуре (изотермически), а две — при постоянной энтропии (адиабатически). Поэтому цикл Карно удобно представить в координатах T(температура) и S (энтропия)

1. Изотермическое расширение (на рис. 1 — процесс A→Б). В начале процесса рабочее тело имеет температуру , то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически (при постоянной температуре) передаёт ему количество теплоты . При этом объём рабочего тела увеличивается, оно совершает механическую работу, а его энтропия возрастает.

2. Адиабатическое расширение (на рис. 1 — процесс Б→В). Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом температура тела уменьшается до температуры холодильника , тело совершает механическую работу, а энтропия остаётся постоянной.

3. Изотермическое сжатие (на рис. 1 — процесс В→Г). Рабочее тело, имеющее температуру , приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься под действием внешней силы, отдавая холодильнику количество теплоты . Над телом совершается работа, его энтропия уменьшается.

4. Адиабатическое сжатие (на рис. 1 — процесс Г→А). Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается под действием внешней силы без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя, над телом совершается работа, его энтропия остаётся постоянной.

Термодинамический КПД цикла Карно в соответствии с формулой:

или

Таким образом, в отличии от КПД других циклов термический КПД цикла Карно полностью определяется только температурами верхнего и нижнего источников теплоты и возрастает с повышением Т1 и снижением Т2. При этом КПД цикла Карно не зависит от рода теплоносителя и от величины полученной за цикл полезной работы.

Цикл Карно обладает также весьма важным свойством, которое позволяет использовать его как эталонный цикл: он имеет наивысший (для данных температур источника и холодильника) термический КПД. Таким образом можно утверждать, что при данной разности температур Т1 и Т2 термический КПД любого обратимого цикла, не ожжет быть больше термического КПД обратимого цикла, осуществляемого при тех же температурах Т1 и Т2.

43)Насыщенный влажный воздух представляет собой двухком-понентную гомогенную парогазовую смесь, состоящую из сухого воздуха и насыщенного водяного пара. Так как давление насыщенного водяного пара зависит только от температуры рн / (Гн), то для определения тепловлажностного состояния насыщенного влажного воздуха достаточно знать два независимых термодинамических параметра, например, температуру и давление смеси.

Энтальпиянасыщенного влажного воздуха нелинейно зависит от температуры, что не дает возможности использовать упрощения, допускаемые, как правило, при анализе работ.

Энтальпиянасыщенного влажного воздуха нелинейно зависит от температуры, что не дает возможности использовать упрощения, допускаемые, как правило, при анализе работы обычных теплообменников.

Смесь сухого воздуха и насыщенного водяного пара называетсянасыщенным влажным воздухом. Смесь сухого воздуха и перегретого водяного пара называется ненасыщенным влажным воздухом. Температура, до которой необходимо охлаждать ненасыщенный влажный воздух, чтобы содержащийся в нем перегретый пар стал насыщенным, называется температурой точки росы. При дальнейшем охлаждении влажного воздуха (ниже температуры точки росы) происходит конденсация водяного пара. Поэтому температуру точки росы часто используют как меру содержания в воздухе воды в парообразном состоянии.

44) ТОЧКА РОСЫ

Сухость или влажность воздуха зависит от того, насколько близок его водяной пар к насыщению.
Если влажный воздух охлаждать, то находящийся в нем пар можно довести до насыщения, и далее он будет конденсироваться.
Признаком того, что пар насытился является появление первых капель сконденсировавшейся жидкости - росы.
Температура, при которой пар, находящийся в воздухе, становится насыщенным, называется точкой росы.
Точка росы также характеризует влажность воздуха.
Примеры: выпадение росы под утро, запотевание холодного стекла, если на него подышать, образование капли воды на холодной водопроводной трубе, сырость в подвалах домов.

45. Абсолютная и относительная влажность

Вес, или точнее масса, водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха, называется абсолютной влажностью воздуха. Другими словами, это плотность водяного пара в воздухе. При одной и той же температуре воздух может поглотить вполне определенное количество водяного пара и достичь состояния полного насыщения. Абсолютная влажность воздуха в состоянии его насыщения носит название влагоемкости

Величина влагоемкости воздуха резко возрастает с увеличением его температуры. Отношение величины абсолютной влажности воздуха при данной температуре к величине его влагоемкости при той же температуре называется относительной влажностью воздуха. Для определения температуры и относительной влажности воздуха пользуются специальным прибором — психрометром. Психрометр состоит из двух термометров. Шарик одного из них увлажняется с помощью марлевого чехла, конец которого опущен в сосуд с водой. Другой термометр остается сухим и показывает температуру окружающего воздуха. Смоченный термометр показывает температуру более низкую, чем сухой, так как испарение влаги из марли требует определенного расхода тепла. Температура смоченного термометра носит название предела охлаждения. Разность между показаниями сухого и смоченного термометров называется психрометрической разностью. Между величиной психрометрической разности и относительной влажностью воздуха имеется определенная зависимость. Чем больше психрометрическая разность при данной температуре воздуха, тем меньше относительная влажность воздуха и тем больше влаги может поглотить воздух. При разности равной нулю воздух насыщен водяным паром и дальнейшего испарения влаги в таком воздухе не происходит.