Механическая работа цикла, отдаваемая поршню цилиндра, изображается площадью 1-2-3-4.

Подвод и отвод теплоты, как для отдельного термодинамического процесса, так и для цикла изображается в  диаграмме:

                                        (5.4)

                                                 (5.5)

Из формулы (5.5) следует, что количество подведенной теплоты равно:

                                          (5.6)

а количество отведенной теплоты равно:

                                         (5.7)

Таким образом, наблюдается очевидная аналогия между выражениями для механической работы и количеством подведенной или отведенной теплоты.

На рисунке 5.2 теплота, подведенная к газу, изображается в  координатах площадью под линией 1-2, работа, затрачиваемая на сжатие и вытеснение газа, площадью под линией 3-4.

Таким образом, в механическую работу можно превратить количество теплоты, равное:

                                 (5.8)

 

 

5.2 Термический КПД цикла Карно

 

Из курса физики средней школы известно, что КПД есть отношение полезной работы к затраченной работе или отношение полезной мощности к затраченной мощности:

                             (5.9)

Применительно к термодинамическим процессам в качестве работы или мощности выступает количество подведенной и полезно использованной теплоты:

                        (5.10)

Поскольку в Цикле Карно тепло подводится и отводится при изотермических процессах, то:

                 (5.11)

Поскольку в цикле Карно имеет место равенство:

                                      (5.12)

то выражение для термического КПД цикла Карно принимает следующий вид:

                                          (5.13)

Несмотря на то, что цикл Карно имеет наивысший термический КПД в диапазоне температур  и , двигателей, которые работали бы по этому циклу, не строят, поскольку изотермический подвод и отвод теплоты, необходимые для осуществления такого цикла, в реальных условиях трудновыполнимы. Кроме того, в цикле Карно происходят адиабатные расширение и сжатие рабочего тела, требующие абсолютной тепловой изоляции цилиндра двигателя, что в реальных условиях также трудновыполнимо.

Если ограничить температуру  прочностью и жаростойкостью материала, из которого изготовлен цилиндр двигателя, а в качестве температуры  принять температуру окружающей среды, то термический КПД цикла Карно может достигать .

Лекция № 8

 

8.1 Термодинамический цикл поршневого компрессора

 

Компрессор- это устройство, предназначенное для сжатия газов до избыточного давления не ниже 0,2МПа и их перемещения.

В зависимости от сжимаемого рабочего тела компрессоры подразделяются на:

1) Воздушные;

2) Углекислотные;

Аммиачные и т.д.

По конструкции компрессоры делятся на:

1) Поршневые;

2) Винтовые;

Ротационные и т.д.

Если сжатие рабочего тела осуществляется в одном цилиндре или в нескольких цилиндрах параллельно, то такой компрессор называется одноступенчатым.