Термический коэффициент полезного действия цикла Карно максимален по сравнению с к. п. д. любого цикла, осуществляемого в одном и том же интервале температур рабочего тела. Он будет тем больше, чем выше температура горячего источника теплоты и ниже температура холодного теплоприемника. В данном случае под температурами следует понимать среднеинтегральные значения, представляющие отношение количества теплоты, подводимой к рабочему телу или отводимой от него, к приращению энтропии тела. Величина термического к. п. д. цикла не зависит от свойств рабочего тела. Она определяется только температурами Т1 и T2. Если эти температуры будут одинаковыми, т. е. Т1 = Т2 = Т0, то к. п. д. цикла будет равен нулю. Следовательно, нельзя получить работу от одного источника теплоты, имеющего температуру Т0.
Максимального значения к. п. д. достигает только в полностью обратимых циклах. Так как реальные циклы необратимы, то их к. п. д. будет всегда ниже к. п. д. обратимых циклов. Сравнение обратимых и необратимых циклов дает возможность сделать заключение о совершенстве анализируемого реального цикла.
В обратном цикле затрачиваемая внешняя работа сжатия превышает работу расширения на величину, пропорциональную площади 1—4—3—2—1 внутри замкнутой линии цикла. Эта работа превращается в теплоту, которая вместе с теплотой q2 передается источнику, имеющему температуру Т1 = Т2 .
Следовательно, затратив на осуществление обратного цикла работу l, можно передать от холодного тела к более нагретому теплоту q2. Теплота, получаемая теплоприемником, q1 = q2 + l.
В этом цикле передача от источника с низкой температурой к другому источнику, имеющему более высокую температуру, обязательно требует затраты энергии, т. е. цикл не может совершаться даровым процессом без компенсации. Эффективность цикла оценивается его холодильным коэффициентом
e = q2/ l = q2/(q1-q2)=T2/(T1-T2), определяющим количество теплоты, отнимаемой от холодного источника, единицей работы. Холодильный коэффициент цикла в отличие от термического коэффициента полезного действия всегда больше единицы. Он также не зависит от свойств рабочего тела.
В технике широкое распространение получили сжатые газы. Машины для сжатия и перемещения сжатых газов по трубопроводам называют компрессорами. По конструкции их подразделяют на поршневые и центробежные. Процессы сжатия воздуха в тех и других компрессорах описываются примерно одними и теми же уравнениями. Поэтому ниже подробно рассмотрены процессы сжатия в поршневом компрессоре (рис. 18).
В цилиндре 1 движется поршень 2. В торцовых стенках цилиндра имеются всасывающие клапаны В1 и В2, а также нагнетательные клапаны Н1 и Н2. Поршень совершает возвратно-поступательное движение. Если, например, поршень движется справа налево, то в левой половине газ вначале сжимается, а затем через выпускной клапан Н1 поступает в сеть или в сосуд (ресивер), исключающий колебания давления газа в сети при перемещении поршня в цилиндре. В правую часть цилиндра воздух всасывается через клапан В2. При обратном движении поршня вправо газ сжимается, а затем удаляется из цилиндра через клапан Н2. В это время в левую часть цилиндра через всасывающий клапан В1 поступает новый объем газа. Затем поршень вновь начинает двигаться влево, и цикл повторится. При сжатии газа происходит его нагревание. С целью отвода теплоты стенки цилиндра имеют водяное охлаждение 3.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.