Obiegi termodynamiczne

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Obiegi termodynamiczne"

Bernard Lipiński
8 lat temu
Przeglądów:

1 Obiegi termo / Obiegi termoynamiczne. nformacje ogólne Obiegiem termoynamicznym nazyamy zespół kolejnych przemian termoynamicznych, yających się kłazie zamkniętym lb zespole maszyn (trbiny, sprężarki, pompy) i rzązeń (ymienniki ciepła, kotły) przepłyoych, charakteryzjących się tym, że koniec ostatniej przemiany pokrya się z początkiem pierszej przemiany. Rys... Jeżeli na ykresie p-v lb -s pnkt opoiaający kolejnym stanom czynnika przemieszcza się kiernk zgonym z rchem skazóek zegara, to taki ieg nazyamy praieżnym. W przecinym przypak ieg nazyamy leieżnym. Zaaniem rząze-

(trbiny, sprężarki, pompy) i rzązeń (ymienniki ciepła, kotły) przepłyoych, charakteryzjących się tym, że koniec ostatniej przemiany pokrya się

2 Obiegi termo / 2 nia realizjącego ieg praieżny jest zamiana energii ostarczanej na sposób ciepła na pracę mechaniczną. Urzązenie pracjące ełg ieg leieżnego ma za zaanie transport ciepła ze źróła o temperatrze niższej o źróła o temperatrze yższej. Obiegi praieżne to iegi silnikó i siłoni cieplnych, natomiast iegi leieżne przestaiają pracę chłoziarek i pomp ciepła. W każym ieg można yróżnić ie pary charakterystycznych pnktó (lb ocinkó): pnkty zrotne i pnkty aiatermiczne. Pnkty zrotne zielą ieg na linię ekspansji i linię kompresji. Ekspansja ziązana jest z przekazyaniem pracy przez czynnik, natomiast kompresja z pieraniem pracy. Pnkty aiatermiczne (izentropoe) zielą ieg na część, której ciepło jest pierane przez czynnik oraz część, której ciepło jest oaane przez czynnik. Obieg jest oracalny, jeżeli szystkie przemiany chozące jego skła są oracalne. 2. Bilans energetyczny ieg Rónanie bilans energii pierszej zasay termoynamiki E J E E (2.) gzie: E energia oproazona o kła [J], E energia yproazona z kła [J], E przyrost energii kła [J]. Dla całkoitej liczby cykli stan końcoy kła, którym jest najczęściej czynnik realizjący ieg, pokrya się z jego stanem początkoym, stą E E E 0 (2.2) konc pocz Po postaieni (2.2) o (2.) otrzymjemy E E (2.3) Energia oproazona o kła jest róna smie ciepła oproazonego i pracy oproazonej, czyli pracy kompresji kom. E (2.4) kom Energia yproazona z kła jest róna smie pracy yproazonej, czyli pracy ekspansji eks, i ciepła yproazonego.

Obiegi praieżne to iegi silnikó i siłoni cieplnych, natomiast iegi leieżne przestaiają pracę chłoziarek i pomp ciepła.

3 Obiegi termo / 3 E (2.5) eks Po postaieni zależności (2.4) i (2.5) o rónania (2.3) otrzymjemy (2.6) eks kom Różnica prac ekspansji i kompresji aje pracę ieg eks (2.7) kom (2.7) o (2.6) (2.8) Dla iegó praieżnych 0 (2.9) Dla iegó leieżnych 0 (2.0) Spraność termiczna ieg spran. energetyczny efekt zyteczny termicz. (2.) koszt energetyczny Obieg praieżny - silnik i siłonia (2.2) Obieg leieżny - chłoziarka z (2.3) - pompa ciepła g (2.4)

8) Dla iegó praieżnych 0 (2.9) Dla iegó leieżnych 0 (2.0) Spraność termiczna ieg spran.

4 Obiegi termo / 4 3. Obieg Carnota Obieg Carnota jest oracalnym iegiem zrealizoanym pomięzy oma źrółami ciepła o stałych temperatrach. Obieg ten skłaa się z óch izoterm i óch izentrop. Spraność termiczna praieżnego ieg Carnota - silnika Rys. 2.. Spraność termiczną ieg oolnego silnika, tym ieg Carnota, można yznaczyć ze zor C (3.) Dla ieg Carnota jest S 34; (3.2a) 2 gzie S (3.2b) S S S (3.3) S 2 C (3.4) S34 C (3.5) Spraność ieg Carnota jako oracalnego ieg zrealizoanego pomięzy oma źrółami ciepła o stałych temperatrach Zgonie z rgą zasaą termoynamiki la t ieg oracalnego jest

. Spraność termiczną ieg oolnego silnika, tym ieg Carnota, można yznaczyć ze zor C (3.) Dla ieg Carnota jest S 34; (3.2a) 2 gzie 34 2 2 S (3.

5 Obiegi termo / 5 S S 0 (3.6) ot Ponieaż koniec ostatniej przemiany ieg pokrya się z początkiem pierszej przemiany ieg, przyrost entropii la pełnego cykl jest róny S 0 (3.7) Otoczenie przekazje iegoi ciepło temperatrze i piera o ieg ciepło temperatrze, stą Sot 0 (3.8) C (3.9) Spraność termiczna leieżnego ieg Carnota chłoziarki, pompy ciepła Rys. 3.. Chłoziarka zc (3.0) S 4 ; (3.a) 23 S (3.b) gzie (patrz rys. 3..)

entropii la pełnego cykl jest róny S 0 (3.

6 Obiegi termo / 6 S S S (3.2) Po postaieni praych stron rónań (3.a) oraz (3.b) o praej strony rónania (3.0) otrzymjemy S 4 zc (3.3) S32 S4 zc (3.4) Pompa ciepła gc (3.5) oraz efiniją zory (3.a)-(3.2). Po postaieni ostajemy S 32 gc (3.6) S32 S4 gc (3.7) OBEG CARNOA JES NAJSPRAWNEJSZYM OBEGEM CEPNYM SNKA, który można zrealizoać pomięzy oma źrółami ciepła o stałych temperatrach Rónanie rgiej zasay termoynamiki, które można zastosoać la oolnego proces, tym la oolnego ieg cieplnego, ma postać S S 0 () gzie ot S 0 (2a) Sot (2b) Po postaieni zależności (2a) i (2b) o rónania () otrzymjemy 0 (3) i alej

7) OBEG CARNOA JES NAJSPRAWNEJSZYM OBEGEM CEPNYM SNKA, który można zrealizoać pomięzy oma źrółami ciepła o stałych temperatrach Rónanie rgiej zasay

7 Obiegi termo / 7 (4) t C Uogólniony ieg Carnota

8 Obiegi termo / 8 Śrenia temperatra termoynamiczna s2 ss s s q () s sr 2 sr s2 s s 2 s s s (2) Dla ieg termoynamicznego smax ss s s q (3) smin smin sr max min ss s s q (4) smax sr min max

9 Obiegi termo / 9 smax smin sr smax smin sr q (5) sr t q sr Nie można zrealizoać ieg silnika pierającego ciepło ze źróła i całkoicie zamieniającego je na pracę (sformłoanie zasay termoynamiki M. Plancka). Dla takiego ieg były (a) t (b) zasaa termoynamiki S S 0 (2) ot gzie rozażanym przypak S 0 (3a) Sot (3b) Po postaieni (3a) i (3b) o (2) ostajemy 0 (4) co jest sprzeczne z Z. Silnik, który całkoicie zamieniałby ciepło na pracę nazyany jest perpetm mile rozaj.

Dla takiego ieg były (a) t (b) zasaa termoynamiki S S 0 (2) ot gzie rozażanym przypak S 0 (3a) Sot (3b) Po

Podobne dokumenty

1. Pierwsza zasada termodynamiki Matematyczna forma I zasady termodynamiki, czyli zasady zachowania energii

1. Pierwsza zasada termodynamiki Matematyczna forma I zasady termodynamiki, czyli zasady zachowania energii . Piersza zasaa termoynamiki Matematyczna forma I zasay termoynamiki, czyli zasay zachoania energii E J E E (.) E E E (.a) E E E (.b) konc pocz gzie: E energia oproazona o kła [J], E energia yproazona