Цикл Карно - идеальный цикл теплового двигателя

 

Прямой цикл Карно в  и  координатах:

изотермическое расширение с теплоподводом ;

адиабатное расширение;

 изотермическое сжатие с теплоотводом ;

адиабатное сжатие.

Термический КПД цикла Карно:

.

Теорема Карно: термический КПД обратимого цикла не зависит от физических свойств рабочего тела, зависит от температуры теплоподвода и теплоотвода. Идеальным циклом холодильной установки является обратный цикл Карно:

Идеальный цикл холодильной установки

           

 

 

Второй закон термодинамики

• В самопроизвольном тепловом процессе теплота может передаваться лишь от более нагретого тела к менее нагретому телу. Для осуществления обратного процесса необходимы затраты энергии.

• Невозможно осуществить тепловой двигатель, в котором вся теплота, подведенная от источника, будет преобразована в полезную работу, часть теплоты неизбежно перейдет теплоприемнику и будет потеряна. Иными словами, вечный двигатель второго рода невозможен.

• Любой реальный самопроизвольный процесс протекает в термодинамической системе до наступления равновесия.

• Все термодинамические реальные процессы не обратимы и протекают с ростом энтропии.

теплота, переданная системе извне.

теплота, появившаяся внутри системы.

  2-й закон термодинамики распространяется на термодинамические системы конечных размеров. Для бесконечной вселенной 2-й закон термодинамики не работает.

 

Эксергия, её понятия и основные расчетные зависимости

Эксергия – это максимально полезная работа, которая может быть получена в результате расходования какого-нибудь энергоресурса.

Анергия – часть энергии, которая не может быть преобразована в полезную работу.

Аналитическое выражение эксергии в общем виде:                    

обобщенная координата; обобщенная сила;

 Эксергия электрического заряда:

величина заряда ; потенциал системы ; электрический потенциал

 Эксергия поднятой воды:

вес воды ; геометрический уровень поднятой воды ; уровень окружающей среды

 Эксергия энтропии:

энтропия термодинамической системы ; температура термодинамической системы; температура окружающей среды

Эксергия теплоты:

количество теплоты

Эксергетический КПД двигателя:

реализованная эксэргия; затраченная эксэргия

 Эксергетический КПД теплообменного аппарата:

 

Водяной пар. Насыщенный, сухой насыщенный, перегретый пар. Степень сухости пара. Удельная теплота парообразования. Тройная точка воды. Критическое состояние воды

Парообразование – переход вещества из жидкого состояния в газообразное

Конденсация – обратный процесс парообразования.

Температура насыщения – функция давления.

Насыщенный пар – это пар, образующийся над кипящей жидкостью, имеющий температуру равную температуре кипящей жидкости и находящийся с жидкостью в термодинамическом равновесии.

 Сухой насыщенный пар - это насыщенный пар, не содержащий капель жидкости, представляющий собой реальный газ.

Перегретый пар имеет температуру выше температуры насыщенного пара при данном давлении, полученного из сухого насыщенного пара в результате теплоподвода.

Степень сухости – равна отношению массы сухого пара входящего в состав влажного пара к суммарной массе влажного пара: .

Удельная теплота парообразования - это теплота, которую необходимо передать 1 кг кипящей жидкости, чтобы полностью превратить ее в сухой насыщенный пар: ,

где энтальпии, соответственно кипящей жидкости и сухого насыщенного пара. - чем выше давление, тем ниже

Тройная точка воды – особое состояние, при котором в равновесии находится лед, жидкая вода, водяной пар (все три агрегатных состояния).

Параметры тройной точки:  (глубокий вакуум);

Критическое состояние воды характеризуется параметрами: ; ; .

При давлении выше критического, кипения не бывает, нагрев воды приводит к плавному изменению свойств и постепенному переходу воды из жидкого состояния в газообразное. При температуре выше критической, вещество может находиться только в газообразном состоянии.