 |
|
Только потому, что неосуществимы обратимые процессы, но потому, что
Принципиально невозможно проведение в чистом виде изотермических и
Адиабатных процессов. Тем не менее существует способ повышения термо-
Динамического к. п. д. реальных круговых процессов, который широко
Используется на практике.
Продемонстрируем этот весьма эффективный способ на примере так
называемого рекуперативного цикла Карно. На рис. 5.4, б в координатах
Т _ s изображен обратимый круговой процесс, состоящий из двух изотер-
Мических процессов: расширения 1 _ 2, происходящего с подводом теплоты
Q1 и сжатия 3 _ 4, который осуществляется в результате отвода теплоты q2.
Два других процесса, в отличие от цикла Карно, не являются адиабатными,
Но представляют собой, например, политропные процессы расширения 4 _ 1
И сжатия 2 _ 3, имеющие один и тот же показатель политропы и потому
Изображаемые аналогичными кривыми.
Легко показать, что теплота q'1, подводимая к газу в процессе 4 _ 1, равна
Теплоте q'2 отводимой от него в процессе 2 _ 3. Термодинамический к. п. д.
такого цикла в соответствии с формулой (5.1) равен:
η = 1 – (q2 + q'2)/( q1 + q'1)
Включим теперь в рассматриваемую систему рекуперативный тепло-
Обменник, который отбирает от рабочего тела теплоту q'2, выделяющуюся в
Процессе сжатия 2 _ 3, и передает ее тому же рабочему телу в процессе
Расширения 4 _ 1. Тогда термодинамический к. п. д. этой системы будет
Равен
η = 1 – (q2 + q'2 _ q'2)/(q1 + q'1 _ q'2)
или, учитывая, что q'2 = q'1,
η = 1 _ q2/q1 = η = 1 _ Т2/Т1
Рис. 5.5. Обратный цикл Карно на диаграммах р _ v (а) и T _ s (б)
Таким образом получаем ту же величину термодинамического к. п. д., что и
Для цикла Карно, состоящего из двух изотермических и двух адиабатных
Процессов.
С использованием цикла Карно могут работать и холодильные уста-
Новки. При этом направление всех процессов должно быть обратным тому,
Которое было рассмотрено до сих пор.
На рис. 5.5 обратный цикл Карно представлен на диаграммах р _ v и
Т _ s. В точке 1 начинается процесс адиабатного расширения 1 _ 2, в
Резуль-тате которого температура рабочего тела понижается от исходной Т1
До Т2. В точке 2 начинается процесс изотермического расширения 2 _ 3,
Проте-кающий при температуре Т2 с отбором теплоты q2 от холодного
Источника (охлаждаемого тела), имеющего ту же температуру. Затем
Происходит адиа-батное сжатие 3 _ 4, в результате которого температура
Рабочего тела вновь повышается до Т1. Наконец, в изотермическом процессе
4 _ 1 происходит передача теплоты q1 = q2 + q0 горячему источнику с
Температурой Т1. В этом цикле работа сжатия (площадь под кривой 3 _ 4 _
Больше работы расширения (площадь под кривой 1 _ 2 _ 3) на величину
L0. Эта работа полностью превращается в теплоту q0 и вместе с теплотой q2
Передается горячему источнику.
Поскольку q1 = Т1 (s2 _ s1) и q2 = Т2(s2 _ s1), для холодильного
Коэффициента обратного цикла Карно в соответствии с формулой (5.2)
получим:
ε 1
1 −
=
Т
Т (5.4)
Можно аналогичным образом показать, что обратный цикл Карно
Обладает максимальным холодильным коэффициентом и потому является
Наиболее выгодным циклом работы холодильных установок.
Тепловые установки, холодильные машины и тепловые
Насосы.