Циклы Карно

Наибольшая эффективность циклов имеет место в циклах обратимых, в которых каждый из составляющих процессов является обратимым.

Под обратимыми процессами понимают процессы в которых, при изменении знака внешнего воздействия изменение состояния происходит в обратном направлении по той же линии.

Если цикл сформирован из обратимых процессов, то наивысшее значений КПД и холодильного коэффициента будут иметь место в циклах Карно, которые состоят из двух изотерм и двух адиабат.

4.1. Прямой обратимый цикл Карно

1-2 - процесс изотермического расширения, в течении которого к рабочему телу подводится тепло q₁ при T₁.

2-3 - процесс адиабатического расширения, в котором температура рабочего тела падает от Т₁ до Т₂.

В процессах 1-2 и 2-3 рабочее тело совершает работу.

3-4 - процесс изотермического сжатия при Т₂, когда от рабочего тела отводится тепло q₂,.

4-1 - процесс адиабатического сжатия, в котором рабочего тела повышается от T₂ до T₁.

В результате осуществления такого цикла при заданном перепаде температур Т₂¸Т₁, осуществляется максимально возможное преобразование тепла в работу, что видно из анализа T-S диаграммы цикла и выражения КПД цикла Карно:

Для изотермического процесса расширения

Для изотермического процесса сжатия

Тогда работа цикла:

,и соответственно КПД будет определятьсякак:

(5.4)

Как видно из зависимости (5.4) для повышения КПД необходимо повышать температуру теплоисточника (рабочего тела в процессе подвода тепла) и уменьшать температуру теплоприёмника (температуру рабочего тела в процессе расширения).

КПД всех других циклов при заданном перепаде температур Т₁, Т₂ меньше КПД цикла Карно.

4.2 Обратный обратимый цикл Карно

1-2 - процесс адиабатического расширения в котором температура падает от Т₁ до Т₂.

2-3 - процесс изотермического расширения при Т₂, в котором от холодного источника отнимается тепло q₂ и передаётся рабочему телу.

3-4 - процесс адиабатического сжатия, в результате которого температура от рабочего тела повышается от Т₂ до T₁.

4-1 - процесс изотермического сжатия, в результате которого от рабочего тела отводится тепло q₁ и передаётся горячему источнику при Т₁.

Работа:

Холодильный коэффициент:

Осуществление обратного обратимого цикла Карно позволило бы отнять от холодного источника тепло q₂ при минимально возможных затратах работы.

Date: 2015-07-24; view: 349; Нарушение авторских прав