Теоретичні основи теплотехніки (стр. 13 из 35)
В зворотному циклі від теплоприймача відводиться питома кількість теплоти q2 і затрачаться питома робота L , яка переходить в рівну питому кількість теплоти, які разомпередаютьсятепловіддатчику-
q1= q2+L. (12.2)
Степінь досконалості зворотного циклу визначається холодильним коефіцієнтом.
(12.3)Холодильний коефіцієнт показує, яка кількість теплоти віднімається від теплоприймачапризатраті одиниці роботи. Величина є може бути більшою 1.
12.2 Прямий оборотній цикл Карно
Кількість джерел теплоти може бути зменшена якщо на окремих у частках циклу теплота буде відводитись і підводитись при постійній температурі.
Здійснити оборотний цикл можна наступним чином: тепло підводиться до робочого тіла від тепловіддатчика при постійній температурі, і робоче тіло адіабатно розширюється до температури теплоприймача. Дальше в ізотермічному процесі проходить відвід теплоти від робочого тіла до нього. Замикаючим цикл п овинен бути процес адіабатного стиснення
За весь цикл Карно (рис. 12.3.1) до робочого тіла від тегшовіддатчика була підведена кількість теплоти q1 і відведена в теплоприймач питома кількість теплоти q2 .
Термічний ККД циклу
Підведена кількість тегшотипоізотермі 1-2 визначається так:
Абсолютне значення відведеної питомої кількості теплоти по ізотермі 3-4 буде становити:
.Підставляємо знайдені значення в рівняння для термодинамічного ККД.
(12.4)Для адіабатного процесу розшир енняі стиснення відповідн о маємо:
і 
Звідси
або
Відповідно формула для визгачення термодинамічного ККД циклу Карно після скорочення приймає вигляд
(12.5)Аналізуючи рівняння (12_5) можна зробити на ступні висновки:
термодинамічний коефіцієнт циклу Карно залежить тільки від абсолютних температур тепловіддатчика і теплоприймача;
термодинамічний ККД буде тим більшим, чим вища температура теплоприймача і нижча температура тептовіддавача.
12.3 Зворотний оборотний цикл Карно
В зворотному процесі (рис. 12.3.2) робоче тіло відводить тепло від джерела теплоти з нижчою температурою і віддає джерелу теплоти з вищою температурою. Для виконання та кого процесу необхідно затратити роботу L.
В зворотному процесі робоче тіло від т.1 розширюється до т.4 по адіабаті 1-4 без теплообміну з зовнішнім середовищем.
Температура Т1 зменшується доТ2
Потім розширення проходить по ізотермі 4-3 з підводом теплоти q2 , яка віднімається від джерела з низькою температурою Т2. 3-2 лінія адіабатного стиснення 2-1 - ізотермічний стиск з відводом теплоти до джерела з вищою температурою.
Робота стиснення більша роботи розширення на величину пл.14321 всередині замкнутої лінії циклу.
Теплота, яку одержує теплоприймач:
q1= q2+L
Характеристикою ефективності холодильних машин є холодигтьний коефіцієнт.
12.4 Властивості оборотних і необоротних циклів, математичний вираз другого закону термодинаміки
Розглян емо оборотний цикл
Із визначення термічногоККД слідує, що
а для оборотного циклу
Якщо прирівняти ці два вирази, то
або
Якщо рахувати підведену роботу позитивною, а відведену негативною, то
(12.6)Відношення підведеної або відведеної теплоти до відповідної температури називається привединою теплотою Можна сформулювати так: алгебраїчна сума приведеної теплоти для оборотного циклу Карно дорівнює нулю
Це може бути використано і для любого оборотного циклу. Люоий довільний процес 1-2-3-4-1 може бути розглянутий як сума елементарних циклів Карно (рис 12.4.1), якщо цей цикл розбитий відповідними адіабатами.
Дня кожного елементарного цикла Карно
і для всього цикла. 
Таким чином, 
- є повний диференціал дня деякої функції, яка залежить від даного стану тіла. Такою функцією, єентропія. Отже: 
Рівняння представляє собою математичний вираз другого закону термодинаміки для довільного оборотного циклу і називається першим інтегралом Клаузиса. Для необоротних процесів ηtнеобор <ηtобор
або
; 
; 
Поскількн
є величина від'ємна, то дпянеоборотнихпроцесів 
(12.7)Для робочого тіла, яке здійснює замкнений цикл ds = 0. Отже,
Нерівність представляє собою математичнийвираз другогозакону термодинаміки для довільного необоротного циклу і назива ється другим інтегралом Кпаузіса. .Якщо оо^єднати дві формули то одержимо:
12.5 Змінна ентропії є оборотних і необоротних процесах. Закон Гюі-Сподоли
Розглянемо ізольовану термодинамічну систему яка складається із джфела теплоти з температурою Т1 холодильника з температурою Т2 <Т1 і робочого тіла, яке здійснює оборотний цикл Карно між джерелом теплоти і холодильник ом
Робота, яку виконує система
Встановимо між джерелом теплоти Т1 і робочим тілом джерело теплоти Т1’ (рис.12_5.1). Ця ж сама кількість теплоти спочатку в необоротному процесі від джерела з температурою Т1 передається джерелу з температурою Т1’, а дані в оборотному процесі робочому тілу.
Тоді робота, яку вік онає система:
Зменшення роботи із-за необоротності процесу передачі теплоти від джерела з температурою Т1 до джерела з температурою Т1’
(12.8) 
Рівняння (12.8) називається рівнянням Гюі-Сто доли.
Таким чином зменшення роботоздатності ізольованої термодинамічної системи (в результаті протікання в ній необоротних процесів пропорційно збільшенню в ній ентропії). Іншими словами ентропія є мірою деградації енергіїв ізольованій термодинамічній системі.
Енергія системи, залишаючись незмінною кількісно (Q1 =const), погіршується якісно, переходячи в тепл оту низькотемпературного потенціалу.
Другий закон термодинаміки по суті є статистичним законом, який характеризує необоротність процесів, яа протікають в кінцевих ізольованих системах.
13. Термодинамічні основи компресора
Компресором називається машина, яка служить для стиснення газу і пари і транспортування його до споживача.
По принципу стиснення робочого тіла в компресорі ці машини класифікуються на дві основні групи: перша -поршневі, гвинтові і ротаційні, друга -лопатеві.
В першій групі машин стиснення робочого тіла здійснюється шляхом зменшення його об'єму, в другому - шляхом руху потоку по канапах змінного січення
Задачею термодинамічного аналізу компресора є визначення роботи, яка витрачається на стискання робочого тіла при заданих початкових і кінцевих параметрах.
На рис.13.1. показана принципова схема одноступеневого компресора і теоретична індикаторна діаграма , яка показує залежні сть тиску робочого тіла в циліндрі від ходу поршня на протязі одного оберту поршневого вала, або від змінного обєму робочого тіла в циліндрі. При русі поршня від крайнього лівого положення в праве, в циліндрі машини через всмоктуючий клапан δ поступає газ, який при наступно му русі сграва наліво (при закритих клапанах а і b ) стискається від тиску р1 до р2. При досягненні газом тиску р2 відкривається випускний клапан b і тоді при подальшому русі поршня справа наліво буде проходити процес виштовхування газу із щліндра компресора в нагнітальний трубопровід. Коли поршень прийде в крайнє ліве положення, відкривається впускний клапан і процес починається знову.