Идеальные газы и первый закон термодинамики
Полученные равенства дают возможность детализировать запись первого закона термодинамики (1-7а) и (1-3а) для равновесных процессов применительно к равновесным процессам в идеальных газах:
dq = cpdt - v dp ,
dq = cvdt + p dv. (1-24)
КРУГОВЫЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ РАБОЧИХ ТЕЛ В ТЕПЛОСИЛОВЫХ УСТАНОВКАХ И ХОЛОДИЛЬНЫХ МАШИНАХ
Назначение теплосиловых машин (двигателей) - превращение части теплопритока от продуктов сгорания топлива в работу по вращению ротора в паровых и газовых турбинах или по перемещению поршня в двигателях внутреннего сгорания, с последующим превращением этой работы в электроэнергию или в работу по перемещению транспортных средств.
Назначение холодильных машин - понизить температуру в холодильных камерах путем осуществления теплоотвода от поступающей в камеру теплой
 |
Рис.1-6 Температурные уровни внешней среды, определяющие действие циклов теплосиловых двигателей и холодильных машин.
продукции к хладагенту с более низкой температурой. Свое назначение теплосиловые и холодильные машины выполняют, используя рабочее тело (хладагент), циркулирующее по контуру машины, вступающее в теплообмен с окружающими горячими, холодными или нейтральными по уровню температуры средами и совершающее работу - положительную при расширении и отрицательную при сжатии.
|
|
|
Первый закон термодинамики и работа цикла
Круговой процесс, или цикл - это замыкающаяся последовательность нескольких процессов. В некоторых из этих процессов, составляющих цикл, рабочее тело совершает работу сил давления и техническую работу, положительную или отрицательную.
Источником теплопритока для теплоcиловых двигателей является горячая cреда c температурой ТГ , т.е. продукты сгорания топлива, например, дымовые газы, а для холодильных машин - сама холодная среда холодильной камеры, теплоовод из которой к хладагенту позволяет поддерживать там низкую температуру ТХ . Приемником теплопритоков и от рабочего тела теплосилового двигателя, и от хладагента холодильной машины служит всегда окружающая среда с температурой TO ее водоемов и ее атмосферного воздуха.
В стационарном режиме работы теплосиловых двигателей должен сохраняться баланс, выражающий первый закон термодинамики: поступающие в машину потоки энергии равны выходящим. Как видно из рис.1-6, этот баланс выражается равенством
QГ = LЦ+QО,
где работа цикла LЦ есть суммарная работа, полученная сложением положительных и отрицательных работ, совершаемых в отдельных процессах, составляющих цикл.
|
|
|
Аналогично можно составить баланс потоков энергии для холодильной машины:
QX + / LЦ / = /QО/
Для холодильных машин, как видно из рисунка, теплоприток QX от холодной среды суммируется с абсолютным значением работы цикла - технической работой / LЦ /, совершенной приводом холодильной машины, и их сумма в виде теплоотвода /QО/ от хладагента в конденсаторе холодильной машины рассеивается в окружающую среду.
8.2. Показатели эффективности прямого и обратного циклов:
Термический КПД и холодильный коэффициент
Эффективность теплосиловых и холодильных машин является чисто экономическим показателем и определяется как отношение двух величин –
полезный результат от использования машины
затраты на использование машины
Так, для теплосиловой машины полезным результатом является техническая работа ее цикла, которая затем превращается в электроэнергию или в работу по перемещению, например, транспортных средств. Затратами же является теплоприток от продуктов сгорания топлива, связанный с расходами на приобретение и сжигание топлива. Эффективность прямого цикла, или цикла теплосилового двигателя характеризуется не только работой (технической работой), совершенной за цикл, но и теплопритоком от продуктов сгорания, т.е. qГ , затраченным на совершение цикла. Отношение этих величин в равновесном цикле называется термическим КПД цикла:
|
|
|
t = lЦ / qГ . (1-25)
Таким образом, термический КПД цикла показывает, какую часть теплопритока от продуктов сгорания удалось бы превратить в работу (техническую работу) цикла, если бы все процессы в цикле были равновесными.
При заданных значениях температуры источника Тмах и приемника Тмin тепловых потоков максимальный термический КПД теплосилового двигателя определяется теоремой Карно, согласно которой он равен (Тмах - Тмin)/ Тмах
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 247; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!