Цикл Карно - Студопедія
Одна з формулювань другого закону термодинаміки звучить так: неодмінною умовою перетворення теплоти на механічну роботу є процес передачі теплоти холодильнику.Тому важливим питанням є визначення максимального ККД теплових двигунів, що працюють на ідеальних газах.
Вивчаючи цю проблему, французький інженер Карно в 1824 р. запропонував цикл, який складається лише з оборотних процесів, який здійснюється з ідеальним газом. При цьому Карно використовував такі процеси, які найкраще задовольняють своє призначення у циклі.
Знання даного циклу важливо тому, що жоден із оборотних циклів не може мати термічний ККД вище за термічний ККД циклу Карно, що здійснюється при тих же перепадах температур.
Підведення та відведення теплоти в циклі Карно здійснюється ізотермічно, процеси стиснення та розширення протікають адіабатно, тобто найбільш економічним способом без теплових втрат.
Двигун, що працює за циклом Карно, є поршневою машиною, циліндр якої заповнений ідеальним газом. Газ періодично контактує з джерелом тепла, що має температуру Т1, або з холодильником, що має температуру Т2 (рис. 13).
Нехай газ має початкову температуруТ1та тискр1(точка1). При нагріванні газу від джерела тепла відбувається повільне ізотермічне розширення (крива1-2) з підведенням теплотиq1. Після цього джерело тепла видаляється і газ мимоволі розширюється без зовнішнього теплообміну (крива2-3) до температуриТ2(точка3). У процесі адіабатного розширення робота відбувається з допомогою зменшення внутрішньої енергії робочого тіла.
При здійсненні процесу розширення двигун виконує роботу.
Мал. 13.р-vдіаграма циклу Карно
Після закінчення розширення циліндр стикається з холодильником і здійснюється відведення теплаq2в холодильник (крива3—4), при цьому робоче тіло змінює значення своїх параметрів, зменшуючись в обсязі, а його тиск збільшується . Потім робоче тіло повертається у вихідний стан шляхом адіабатного стиску (крива4-1).
В результаті циклу Карно робоче тіло здійснює корисну роботу, що відповідає площі, укладеній усередині контуру 1—2—3—4.
Ця робота еквівалентна різниці між підведеною (q1) і відведеною (q2) теплотою, тобто.
.
Тоді термічний ККД циклу Карно на підставі формул (2) та (3) можна представити як
.
Для ізотермічних процесів
,
.
.
. (1.25)
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:
Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно