13. Цикл Карно.

От горячего источника рабочее тело может получать теплоту, а для охлаждения рабочего тела необходим холодный источник (В существующих тепловых двигателях горячий источник - химическая реакция сжигания топлива, а холодная- окружающая среда.)

Цикл состоит из двух адиабат 2-3, 4-1 и двух изотерм 1-2, 3-4. Газ (рабочее тело) в точке 1 характеризуется начальными параметрами P1,V1,T1, он помещен в цилиндр под поршнем с изоляцией от окружающей среды, т.е. создаем условия для адиабатного процесса. При соприкосновении с горячим источником подведенным к цилиндру, происходит процесс расширения при температуре Т1 до объема V1. Рабочее тело (газ) забирает от горячего источника теплоты

q1 =Т(S1-S2), которая соответствует площади на диаграмме ТS 1-2-5-6. В точке 2 подвод теплоты прекращается, так как цилиндр теплоизолируется и дальнейшее расширение газа происходит без теплообмена dq=0, т.е. адиабатно. В этом случае работа расширения совершается за счет внутренней энергии, температура повышается до Т2 точка 3. поместив цилиндр на холодный источник с температуры Т2 начнем сжимать рабочее тело по изотерме 3-4, совершив работу сжатия, при этом теплота q2 =Т(S2-S1) отводится к холодному источнику 4-3-5-6. Снова изолировав цилиндр, сжатие закончится без теплообмена 4-1, т.е. в адиабатных условиях. На этом заключительном этапе цикла за счет сжатия dq=0, температура снова увеличится до Т1, за указанный цикл рабочее тело получает от горячего источника теплоту q1 и отдает холодному источнику теплоту q2, при этом совершается работа за цикл (lц). Такой цикл получил название цикла Карно.

Отношение работы, производимой двигателем за цикл к количеству теплоты, подведенной за этот цикл от горячего источника, называется термическим коэффициентом полезного действия КПД цикла.

КПД оценивает степень совершенства цикла теплового двигателя, т.е. чем больше КПД, тем больше часть подведенной теплоты превращается в работу:

=1-Т2/Т1;

Отметим, что КПД цикла Карно зависит только от значения температур горячего и холодного источника (т.е. холодный источник необходим.)

Тепловой двигатель, который полностью бы превращал в работу всю полученную теплоту, называется вечным двигателем II- рода.

16. Дросселирование пара

Где F1 F2- сечение трубопровода.

p1,c1,i1- параметры потока на входе.

p2,c2,i2- параметры потока на выходе.

Если в трубопроводе есть сужение (не полностью закрытый кран, задвижка, заслонка), то за сужением давление газа или пара понижается.

Явление понижения давления при прохождении потока через сужения называется дросселированием. В сужении аппарата скорость возрастает от С1 до С2,а давление понижается, затем скорость почти полностью восстанавливается, а давление восстанавливается частями, то, есть возникают потери энергии на вихреобразовании.

Уравнение первого закона термодинамики для потока газа или пара:

,

В результате дросселирования давление понижается, а энтальпия газа или пара не изменяется.

В результате дросселирования температура газа или пара снижается, то есть происходит потери энергии за счет трения и теплообмена. Это явление называют дроссельным эффектом Джоуля-Томсона.

Р1Р2 , t1t2/

Дросселированием влажного пара можно повысить его степень сухости, в тепловых машинах дросселирование применяется для регулирования мощности.