АльтИнфоЮг

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта


Круговой процесс

Рейтинг пользователей: / 2
ХудшийЛучший 

В тепловых машинах непрерывного действия в процессе работы под действием подвода внешней энергии и теплообмена с окружающей средой, рабочее тело изменяет характеристики своего состояния, происходит непрерывный круговой процесс.

Ранее было показано, что величины работы и количества теплоты в каком либо произвольном политропном термодинамическом процессе зависят от характера процесса (показателя политропы); знак работы (положительный или отрицательный) зависит от направления процесса (расширения или сжатия).

Если, например, между точками 1 и 2 (рис.2.12,а)рабочее тело осуществляет последовательно ряд процессов расширения на пути 1 – в – 2, а затем также последовательно – ряд процессов сжатия на пути 2 – b – 1, то в итоге оно совершит так называемый круговой процесс (1 – а – 2 – b – 1), или термодинамический цикл, описывающий изменение термодинамических параметров рабочего тела и преобразование теплоты в работу в тепловых машинах.

Непрерывность действия тепловой машины обеспечивается тем, что рабочее тело с параметрами p1, v1, T, пройдя последовательно ряд процессов расширения на пути 1 – а – 2 – b – 1 с изменением p, v, и T, вновь возвращается в точку 1 (исходное состояние), где p = p1; v = v1; T = T1 и цикл может быть повторен.

Рис. 2.12. Круговой процесс (цикл): а -на p - v - диаграмме; б - на T - s - диаграмме.

На p – v – диаграмме площадью v1 – 1 – a – v2 соответствует величине работы расширения:

а площадь контура v2 – 2 – b – 1 – v1 – величине работы сжатия:

Причем lрасш > lсж.

Так, как работа есть функция процесса, а не состояния, то в итоге совершенно замкнутого кругового процесса (цикла) в машине непрерывного действия, где lрасш > lсж, рабочее тело имеет возможность совершить работу lц = lрасшlсж, которой на рис. 1.12, а соответствует площадь внутри контура цикла 1 – а – 2 – b – 1.

Так, как при процессах расширения к рабочему телу подводилась теплота qрасш то, согласно первому закону термодинамики,

qрасш = Δuрасш + lрасш = qподв,

причем на T – s – диаграмме (рис. 2.12, б) подведенная теплота qподв определяется площадью контура s1 – 1 – a – 2 – s2, а отведенная теплота qотв при сжатии – площадью контура s2 – 2 – b – 1 – s1. При этом qсж = Δuсж + lсж = qотв, причем qрасш > qсж или qпод > qотв.

Так как внутренняя энергия является функцией состояния, т.е. величиной, не зависящей от пути процесса, то для любого кругового процесса (цикла)

Δuрасш = Δuсж;

qподвqотв = lрасшlсж = lц.

Осюда следует, что полезная работа цикла lц должна быть равна разности теплоты, подведенной и отведенной при совершении цикла.

Рис.2.13. Прямой (а) и обратный (б) циклы на p - s - диаграмме.

В цикле, показанном на рис. 2.13, а, линия процесса расширениярасполагается выше линии процесса сжатия, вследствие чего lрасш > lсж и lц = lрасшlсж. Такие циклы называются прямыми. Очевидно, можно осуществить и другие циклы, в которых процессы сжатия располагаются в p – v – диаграмме выше, чем процессы расширения (рис. 2.13, б). Такие циклы обычно называют обратными, причем для таких циклов lрасш < lсж и qподв < qотв, откуда lрасшlсж = -lц.

Так как

qподв = Δuрасш + lрасш;

qотв = Δuсж + lсж,

то

qподвqотв = lрасшlсж = -lц.

Последнее соотношение показывает, что для совершения обратного цикла к рабочему телу должна быть подведена извне работа -lц, которая в результате совершения цикла превращается в теплоту.

Таким образом, результатом обратного цикла является перенос теплоты от холодного источника к более горячему, что в технике используется для создания холодильных установок.

 
Пожалуйста, зарегистрируйтесь или войдите в систему для добавления комментариев к этой статье.

Поделись с друзьями


Облако тегов




   

Copyright © 2012 Сергей Горенко | «Копирование и иное использование материалов без разрешения запрещено»