Методические указания по выполнению курсовго проекта (стр. 7 из 19)

Равновесные круговые процессы изображаются в диаграммах р — V, р — Т и др. в виде замкнутых кривых, ибо двум тождественным состояниям — началу и концу кругового процесса — соответствует в любой диаграмме одна и та же точка.

Тело, совершающее круговой процесс и обменивающееся энергией с другими телами, называется рабочим телом. Обычно таким телом является газ. Круговые процессы лежат в основе всех тепловых машин — двигателей внутреннего сгорания паровых и газовых турбин, холодильных машин и др. Поэтому изучение свойств раз личных круговых процессов — одна из важнейших задач термодинамики.

Рассмотрим обратимый круговой процесс, впервые изученный С. Карно (1824) и потому называемый циклом Карно. Этот цикл состоит из четырех обратимых процессов: двух изотермических и двух адиабатных. Цикл Карно сыграл большую роль в развитии термодинамики и теплотехники, так как позволил подойти к анализу коэффициентов полезного действия тепловых двигателей.

В обратном цикле Карно количество теплоты Q_{ отводится от газа в процессе 1'—1 изотермического сжатия при температуре T₁, а количество теплоты Q₂ подводится к газу в процессе 2`— 2 изотермического расширения при температурe T₂<0.(Следовательно, Q₁ <(), Q₂>0) работа, совершаемая газом за один цикл, отрицательна. Этот вывод справедлив для любого обратного цикла. Если рабочее тело совершает обратный цикл, то при этом осуществляется передача теплоты от холодильного тела к горячему за счет совершения внешними силами соответствующей работы. По такому принципу работают многие холодильные установки.

Величина, равная отношению теплоты Q_OTB, отведенной в обратном цикле от охлаждаемого тела, к работе, затраченной в этом цикле, называется холодильным коэффициентом.

Помимо внутренней энергии, в термодинамике широко пользуются и другими функциями состояния термодинамической системы. Особое место среди них занимает энтропия.

Пусть элементарное количество теплоты, сообщаемое нагревателем системе при малом изменении ее состояния, а Т — температура нагревателя. Если процесс обратимый, то температура системы тоже равна Т. Можно показать, что в отличие от dQ и отношение dQ /T в обратимом процессе есть полный дифференциал функции состояния системы, называемой энтропией S системы. Таким образом, в обратимом процессе температура Т является интегрирующим делителем, который обращает элементарную теплоту dQ в полный дифференциалом ds.

Процессы образования каких-либо соединений из элементарных веществ сопровождаются энергетическими эффектами, не одинаковыми для .различных соединений. Если при реакции образования соединений из элементарных веществ выделилась энергия, то это значит, что энтальпия определенной массы соединения меньше суммы энтальпий пошедших на эту реакцию масс элементарных веществ. Энергетический эффект реакции образования одного моля соединения из элементарных, веществ называется энтальпией (или теплотой) образования данного соединения.

Энтальпии образования зависят от температуры. Стандартные значения энтальпий образования, обычно приводимые в справочных таблицах, относятся к температуре 25°С и давлению 101,3 кПа (1 атм).

В большинстве случаев при образовании различных соединений из элементарных веществ энергия выделяется; в этих случаях энтальпии образования А принято считать отрицательными. Энтальпии образования характеризуют термическую прочность соединений, поскольку из закона Гесса следует, что по абсолютному значению энтальпия образования должна быть равна энергии, необходимой для разложения одного моля соединения на элементарные вещества. Однако для некоторых соединений энтальпии образования принято считать положительными. Такие соединения называются эндотермическими; они непрочны, так как для их разложения не требуется затраты энергий? а наоборот, при нем энергия выделяется.

Практически по энтальпиям образования различных соединений, участвующих в какой-либо реакции, можно рассчитать энергетический эффект последней. Так, согласно закону Гёсса, энергетический эффект реакции равен разности между суммой энтальпий образования конечных, продуктов и суммой энтальпий образования исходных, веществ (с учетом коэффициентов при формулах этих соединений в уравнении реакции). Ясно, что для реакций, в которых участвуют элементарные вещества, энтальпию образования последних следует считать равной нулю. Энтальпию образования соединений из элементарных веществ следует отличать от энтальпии образования молекул из атомов, которую принято всегда считать отрицательной.

Для определения параметров рабочего тела при расчетах циклов холодильных машин применяют таблицы сухих насыщенных паров холодильных агентов, а также тепловые диаграммы энтольпия – температура (s — Т) и энтальпия — давление [i — р).

Термодинамическая эффективность работы компрессора определяется его коэффициент эффективности

и потерями по холоду:

где:

- холодопроизводтельность компрессора, Вт

- потребляемая мощность электродвигателя компрессора, Вт.

Потери компрессора по холоду определяются коэффициентом подачи по формуле: