Прямой цикл Карно. Тепловая изоляция

    Дисциплина: Химия и физика
    Тип работы: Реферат
    Тема: Прямой цикл Карно. Тепловая изоляция

    Днепропетровский Государственный Технический Университет Железнодорожного Транспорта.

    Кафедра : «Теплотехника»

    ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

    На тему :

    Прямой цикл Карно» ,

    Тепловая изоляция»

    Выполнил

    студент 427 группы

    Астраханцев Дмитрий

    Принял

    Доц. Арестов А.П.

    Днепропетровск 1998

    Прямой цикл Карно.

    Как известно, все тепловые двигатели, превращающие тепловую энергию в механическую, работают по круговым циклам или термодинамическим циклам – идеальный цикл теплового

    двигателя (прямой цикл Карно) и цикл холодильной машины (обратный цикл Карно).

    Рассмотрим прямой цикл Карно. Для этой цели возьмем идеальную систему, состоящую из горячего источника тепла, рабочего тела и окружающей среды. Параметры источника тепла

    Тг,

    г, температура окружающей среды Т

    0. Рабочее тело в конечном итоге не совершает работы за счет своей собственной энергии. До начала работы и после ее завершения все параметры рабочего тела и его полная

    энергия остаются в точности теми же самыми. Иначе говоря, рабочее тело изменяет свои параметры по какому-то циклу, возвращаясь каждый раз в первоначальное состояние. Суммарная работа

    окружающей среды над телом равна нулю; никаких потерь работы нет; энтропия системы остается неизменной (

    Sc=0)

    ; все процессы обратимые.

    При отдаче горячим источником рабочему телу тепла

    тело произведет суммарную работу

    и, для того чтобы вернутся в первоначальное состояние, отдаст окружающей среде тепло

    dQ2.

    При этом энтропия горячего источника уменьшится на величину

    а энтропия холодного источника возрастет на

    dSx = dQ

    Поскольку согласно второму закону термодинамики энтропия рассматриваемой изолированной системы уменьшаться не может, то при dS

    всегда будет

    dSx 0,

    а следовательно, и

    2 0.

    Значит, совершая работу с помощью циклов, тепло должно не только подводится, но и обязательно отводиться.

    В идеальном случае, когда достигается максимальная работа,

    г +

    dSx = 0

    и величина

    является минимальной. Таким образом,

    = dQ

    2min/T

    или

    2min = T

    г ,

    где

    г берется по абсолютной величине (без отрицательного знака), т.е.

    г =

    Согласно первому закону термодинамики, всегда

    dL = dQ

    1 – dQ

    max = dQ

    1 – dQ

    2min,

    или

    max = dQ

    1 – T

    т.е. максимальная работа цикла за счет тепла

    max = Q

    1 – T

    2 –

    где (

    2 –

    1) – абсолютна величина уменьшения энтропии горячего источника, вызванная отдачей тепла Q

    Очевидно, что эта формула будет справедлива независимо от того, меняется или не меняется температура Тг горячего источника. Обязательными условиями ее справедливости

    являются только постоянство температуры окружающей среды и обратимость всех процессов цикла. Максимальная полезная работа, которая может быть совершена в идеальном (обратимом)

    тепловом двигателе, оказывается абсолютно одинаковой, будет ли этот двигатель работать по какому-либо обратимому циклу или в нем будут совершаться любые разомкнутые процессы.

    Максимальная доля тепла, которая может быть превращена в работу, обычно выражается через отношение

    max/Q

    называемое термическим к. п. д. теплового двигателя :

    max/Q

    1 = (Q

    1 – Q

    2min)/Q

    При постоянных температурах горячего Тг и холодного Т0 источников, учитывая предыдущие формулы максимальный термический к. п. д. теплового двигателя :

    =1 – Т

    Тг.

    Можно доказать, что значение максимальной работы, а следовательно, и максимальный термический к. п. д. для случая источников тепла постоянной температуры достигается в

    обратимом прямом цикле Карно, состоящем из двух изотерм и двух адиабат :

    Условия построения прямого цикла Карно следующие :

    Поскольку подвод тепла обратимый, то при Тг =

    const

    температура тела Т

    1 на протяжении всего процесса подвода тепла должна быть равной Тг и оставаться постоянной : Т

    1 = Тг=

    const;

    Так как и отвод тепла должен быть обязательно обратимым, то и температура Т

    2 тела в процессе отвода тепла также должна быть равна Т

    0 и оставаться постоянной : Т

    2 = Т

    const;

    Поскольку в других процессах тепло не должно подводиться и отводиться, то замыкание цикла может осуществляться только процессами с постоянной энтропией (

    S = const),

    следовательно, должно быть :

    Sa = Sb

    Sc = Sd .

    В изображенном на рисунке цикле изоэнтропа

    ab –

    процесс адиабатического сжатия рабочего тела; изотерма

    bc –

    процесс подвода тепла

    изоэнтропа

    cd –

    процесс адиабатического расширения рабочего тела; изотерма

    da –

    процесс отвода тепла

    к холодному источнику (окружающей среде). Одновременно изотермы

    соответственно процессы отвода тепла от горячего источника и подвода тепла к холодному источнику. В этом, как и в любом другом, обратимом цикле значения изменения энтропии

    горячего и холодного источников равны между собой по абсолютной величине и имеют обратные знаки, т.е.

    г =

    Конечное изменение энтропии

    рабочего тела, совершающего замкнутый процесс, будет равен нулю. Приращение энтропии системы, равное алгебраической сумме энтропии всех тел рассматриваемой системы

    (обеих источников тепла и рабочего тела), также равно нулю :

    Sc =

    Этим подтверждается, что цикл Карно действительно дает максимальную работу.

    Из рисунка находим :

    1 = T

    г = Т

    г ;

    Q2 = T

    Sx = T

    Отсюда

    ц =

    1 – Q

    2 = (T

    1 – T

    С учетом того, что

    г =

    получим

    ц =

    Q [(T

    2)/T

    Термический к. п. д. этого цикла

    /Q1 = 1 – T2/T1 =

    t мах

    С помощью прямого цикла Карно можно доказать, что отводимое к холодному источнику тепло

    2min

    не является потерей энергии, а представляет собой тот «балласт», ту непревратимую часть энергии, которая в любой момент, без затраты какой-либо дополнительной работы, может

    быть отнята от холодного источника и возвращена горячему.

    Здесь следует заметить, что осуществляя обратный цикл Карно, можно, затратив работу

    ц , получить и отдать горячему источнику тепла

    ровно столько, сколько было от него получено в прямом цикле, а от холодного источника будет отобрано в точности такое же количества тепла

    2min

    , сколько ему было отдано в прямом цикле.

    ТЕПЛОВАЯ

    ИЗОЛЯЦИЯ.

    Теплоизоляция – это защита зданий, промышленных установок (или отдельных их узлов) от нежелательного теплового обмена с окружающей средой. Так, например, в строительстве

    и теплоэнергетике теплоизоляция необходима для уменьшения тепловых потерь в окружающую среду, в холодильной и криогенной технике – для защиты аппаратуры от притока тепла извне.

    Теплоизоляция обеспечивается устройством специальных заграждений, выполняемых из теплоизоляционных материалов (в виде оболочек, покрытий и т.п.) и затрудняющих

    теплопередачу; сами эти теплозащитные средства также называются теплоизоляцией.

    При преимущественно конвективном теплообмене для теплоизоляции используются ограждения, содержащие слои материала, непроницаемого для воздуха; при лучистом теплообмене –

    конструкции из материалов, отражающих тепловое излучение (например из фольги, металлизированной лавсановой пленки); при теплопроводности (основной механизм переноса тепла) – материалы

    с развитой пористой структурой.

    Эффективность теплоизоляции при переносе тепла теплопроводностью определяется термическим сопротивлением (

    изоли...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


    Добавить комментарий
    Старайтесь излагать свои мысли грамотно и лаконично

    Введите код:
    Включите эту картинку для отображения кода безопасности
    обновить, если не виден код



ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены