Datorită faptului că o parte din căldura de la motoarele termice transmise în mod inevitabil la randamentul motorului frigider nu se poate unitate egală. Este de mare interes pentru a găsi cea mai mare eficiență posibilă a motorului termic, care funcționează la o temperatură de încălzire Tg și temperatura frigiderului T2. Pentru prima dată a făcut un inginer francez și om de știință Sadi Carnot.
Ideal motor termic Carnot
Carnot a inventat un motor termic ideală cu un gaz ideal ca fluidul de lucru. Toate procesele din mașină sunt tratate ca echilibrul Carnot (reversibil).
Procesul ciclic mașină de pus în aplicare sau ciclul în care sistemul după o serie de transformări este resetat. Ciclul Carnot este format din două izoterme și
două adiabats (fig. 5.16). Curbele 1 -2 și 3-4 - este izotermă și 2-3 și 4-1 - adiabatic.
În primul rând, gazul se extinde izoterm la o temperatură T1. Astfel, el devine cantitatea de căldură din sistemul de încălzire este apoi extins adiabatic și căldură schimbate cu organisme-Bame zhayuschimi. urmat de
comprimarea izotermă a gazului la
^
Temperatura T2. Gaz dă această cifră g JG
proces de răcire Cantitatea de căldură T2 • În cele din urmă, gazul este comprimat adiabatic și revine la starea inițială.
Când expansiunea izoterma a gazului nu funcționează> 0, egal cu numărul de căldură Când expansiunea adiabatică 2-3 lucru mecanic pozitiv a'3 scădere egală internă a energiei când răcirea gazului de la temperatura de 7 \ la temperatura T2: a'3 = -AU12 = SCHTH) - U (T2).
compresie izoterme la o temperatură T2 cere o lucrare pe A2 de gaz. Gaz se angajează, respectiv, de lucru negativ A 2
Q2. În cele din urmă, compresie adiabatică necesită îndeplinirea pe gaz funcționează A4 = AU21. Activitatea de
Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796- 1832) - un inginer francez talentat și fizician, unul dintre fondatorii termodinamicii. În cartea sa „One, gândire despre puterea motrice a focului și pe mașinile care se pot dezvolta această forță“ (1824), în primul rând a arătat că motoarele termice pot presta muncă numai în procesul de mutare a căldurii de la cald la rece. motor termic Carnot inventat ideal calculat eficiența mașinii ideale și a demonstrat că acest raport este cel mai mare posibil pentru orice motor termic reală. Un gaz \ = -L4 = -La / 2i = - SchTh). Prin urmare, pa totală
gaz bot la cele două procese adiabatic este zero.
Per ciclu de gaze efectuează muncă
A „= A [+ A'2 = Q1 + Q2 = IQJ - | Q2 |. (5.12.1)
Această lucrare este numeric egală cu aria curbei ciclului figura delimitat (hașurată în Fig. 5.16).
Pentru calcularea eficienței necesare pentru calcularea lucrului sub izotermă a proceselor 1-2 și 3-4. Calculele conduc la următorul rezultat:
(5.12.2) Eficiența motorului termic Carnot este raportul dintre diferența dintre temperaturile absolute ale încălzitorului și mai rece la temperatura absolută a încălzitorului.
Ne putem exprima activitatea desfășurată de către aparatul pe parcursul ciclului și Q2 cantitatea de căldură dată departe prin eficiență frigider ma-autobuz, iar cantitatea de căldură care rezultă din sistemul de încălzire în conformitate cu definiția de eficiență
L „= L 0. Această cantitate de căldură fluidului de lucru primește de la holo-dilnika.
Răcitor de lichid acționează ca o pompă de căldură. caldura corpului fierbinte transferat suma Qj, un ordin mai mare lichestva Ko, care este luat din frigider. Conform cote-catâr (5.12.7) Q2 = ^ -A = -Qj - A. Prin urmare
| Q1 \ = A + Q2. (5.12.8)
Eficiența Răcitor determinată de raportul
sheniem Je = r, deoarece scopul său este de a lua cât mai mult posibil
cantitate mai mare de căldură din sistemul de răcire atunci când se face cât mai mic posibil de lucru. Valoarea coeficientului de refrigerare numit Je. Pentru o mașină perfectă de răcire în conformitate cu (5.12.7) și (5.12.2)
Qn T2
t. e. eficiența de răcire este mai mare este mai mică diferența de temperatură, iar cea mai mică, mai mică temperatura corpului, de la care este prezentat de căldură. Evident, eficiența de răcire poate fi mai mare decât unitatea. este mai realist pentru trei frigidere.
Un fel de răcitor este un aparat de aer condiționat, care preia căldura din cameră și îl trimite aerul înconjurător.
pompă de căldură
Atunci când încălzirea spațiului încălzitoare electrice cu energie avantajos să se folosească o pompă de căldură, mai degrabă decât doar încălzirea curentului bobinei. Pompa va transmite suplimentar la căldură camerei cantitatea Q2 din aerul ambiental. Cu toate acestea, nu o fac din cauza costului ridicat al unității de refrigerare în comparație cu cuptor electric convenționale sau șemineu.
La utilizarea pompei de căldură de interes practic este cantitatea de căldură obținută Qj corp încălzit, mai degrabă decât cantitatea de căldură Q2, emanate corp rece. Prin urmare, caracteristica pompei de căldură este așa-
lQi |
legarea factorului de încălzire? din =.
Pentru o mașină perfectă, ținând cont de relația (5.12.6) și (5.12.2), avem Єot = m ^ V „(5.12.10)
01 ianuarie
01 februarie
7'1 unde - temperatura absolută a încăperii încălzite, și T2 - temperatura aerului absolută. Astfel, viteza de încălzire este întotdeauna mai mare decât unul. Pentru dispozitivele reale la temperatura ambiantă t2 = 0 ° C și temperatura camerei t-l = 25 ° C = 12. incinte єot cantitatea transferată de căldură este de aproape 12 ori cantitatea de energie electrică consumată.
Eficiența maximă a motoarelor termice
(Teorema lui Carnot)
Valoarea principală obținută Carnot Formula (5.12.2) pentru o eficiență ideală a mașinii constă în aceea că determină eficiența maximă posibilă orice motor termic.
Carnot dovedit, pe baza a doua lege a termodinamicii. teorema următoare: orice căldură reală a temperaturii de lucru a motorului cu temperaturii încălzitorului Tt și T2 frigider poate avea eficiență mai mare decât randamentul unui motor termic ideal.
Luați în considerare mai întâi un motor termic care funcționează pe un ciclu ratim cu gaze naturale reale. Ciclul poate fi orice, este important numai ca temperatura încălzitorului și răcitorul erau T1T2.
Să presupunem că eficiența celuilalt motor termic (care nu lucrează la ciclul Carnot) d \ „> T |. Mașini funcționează cu un sistem de încălzire comun și condensator comun. Lăsați motorul Carnot funcționează pe un ciclu invers (ca masina de refrigerare) și alte mașini - (. Figura 5.18) ciclul direct. efectuează mașini termice de lucru egal în conformitate cu formulele (5.12.3) și (5.12.5)
A '= r \' Q [= ^ _, \ Q'2 \. (05/12/11)
Răcitor de lichid poate fi întotdeauna proiectat astfel încât a luat din cantitatea de frigider Q2 de căldură = \ Q2 \.
Apoi, în conformitate cu (5.12.7), lucrările vor fi efectuate pe ea
A = (12/05/12)
Deoarece prin presupunerea T | „> t |, atunci A“> A. Prin urmare, un motor termic poate funcționa răcitor, dar rămâne încă un exces de muncă. Acest lucru se realizează în exces de căldura preluată din aceeași sursă. După frigider sub influența căldurii nu este imediat transmis cele două mașini. Dar acest lucru contrazice a doua lege a termodinamicii.
Presupunând că T |> T |“, aceasta poate fi o altă mașină pentru a ajunge să lucreze la un ciclu invers, iar motorul Carnot - directă. Noi din nou, ajunge la o contradicție cu cea de a doua lege a termodinamicii. În consecință, cele două mașini de lucru pe cicluri reversibile au aceeași eficiență: g | ' = T |.
Situația este diferită în cazul în care a doua mașină lucrează la un ciclu ireversibil. Dacă presupunem D) „> T), vom ajunge din nou la o contradicție cu cea de a doua lege a termodinamicii. Cu toate acestea, r ipoteza) "