Идеальные газы и первый закон термодинамики

⇐ ПредыдущаяСтр 11 из 24Следующая ⇒

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 = c_pdt - v dp ,

dq = c_vdt + 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 Т_Г , 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 Т_Х. Приемником теплопритоков и от рабочего тела теплосилового двигателя, и от хладагента холодильной машины служит всегда окружающая среда с температурой T_O 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

Q_Г = L_Ц+Q_О,

где работа цикла L_Ц есть суммарная работа, полученная сложением положительных и отрицательных работ, совершаемых в отдельных процессах, составляющих цикл.

Аналогично можно составить баланс потоков энергии для холодильной машины:

Q_X + / L_Ц / = /Q_О/

Для холодильных машин, как видно из рисунка, теплоприток Q_X от холодной среды суммируется с абсолютным значением работы цикла - технической работой / L_Ц/, совершенной приводом холодильной машины, и их сумма в виде теплоотвода /Q_О/ 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. q_Г , затраченным на совершение цикла. Отношение этих величин в равновесном цикле называется термическим КПД цикла:

_t = l_Ц / q_Г . (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 Т_мах и приемника Т_м_in тепловых потоков максимальный термический КПД теплосилового двигателя определяется теоремой Карно, согласно которой он равен (Т_мах - Т_м_in)/ Т_мах

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 247; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 6 7 8 9 101112 13 14 15 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!