Термический КПД цикла Карно.

Термический КПД цикла Карно можно определить по формуле: ηт=l- T2/T1. т. е. термический КПД цикла Карно зависит только от температуры источника T1 и холодильника T2. Карно доказал в своей знаменитой теореме, что невозможно построить

периодически действующий тепловой двигатель с циклом, имеющим более высокий термический КПД, чем КПД цикла Карно при одинаковых начальных и конечных температурах. В этом смысле КПД цикла Карно есть тот предел, к которому может приблизиться КПД цикла любой тепловой машины.

Сущность второго закона термодинамики.

В 1824 г. Сади Карно в работе «Размышления о движущей силе огня и омашинах, способных развивать эту силу» писал, что повсюду, где имеется разность температур, может происходить возникновение движущей силы. Движущая сила теплоты не зависит от агентов, взятых для ее развития, и ее количество определяется исключительно температурой тел, между которыми, в конечном счете, производится перенос теплоты. Температура газа должна быть первоначально как можно выше, чтобы получить значительное развитие движущей силы. По той же причине охлаждение должно быть какможно больше.

 

Cвойства водяного пара.

Водяной пар чрезвычайно широко применяется в пищевой отрасли, главным образом, в качестве теплоносителя в теплообменных аппаратах и как рабочее тело в паросиловых установках. Имея высокое давление и относительно низкую температуру, пар, используемый в названных тепловых агрегатах, близок к состоянию жидкости, поэтому пренебрегать силами сцепления между его молекулами и их объемом, как в идеальных газах, нельзя. Следовательно, не представляется возможным использовать для определения параметров состояния водяного пара уравнения состояния идеальных газов, т. е. для пара pv ≠ RT. Для практических расчетов составлены зависимости параметров

водяного пара от температуры и давления в широком интервале температур (до 1273 К) и давления (до 108Па), а также построены диаграммы водяного пара, которые позволяют быстро определять его параметры и решать многие теплотехнические задачи. Энтальпия – функция Н состояния термодинамической системы, равная сумме внутренней энергии системы U и произведения давления р на объем V системы. H = U + pV. В изобарическом процессе (р = const) приращение энтальпии равно количеству теплоты, сообщенной системе.

28. Процесс парообразования.

Жидкость может превращаться в пар при испарении и кипении.Испарением называется парообразование, происходящее только с поверхности жидкости и при любой температуре. Интенсивность испарения зависит от природы жидкости и ее температуры. Испарение жидкости может быть полным, если над жидкостью находится

неограниченное пространство. Процесс, обратный парообразованию, называется конденсацией. Этот процесс превращения пара в жидкость также происходит при постоянной температуре, если давление остается постоянным. Вода в жидком агрегатном состоянии малопригодна в качестве рабочего тела для превращения теплоты в механическую работу. Обычно воду сначала превращают в пар в паровых котлах при постоянном давлении. С повышением давления вода закипает при более высокой температуре, объем, занимаемый ею в момент кипения и энтропия также увеличиваются. Пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью, из которой он образовался, называется насыщающим или насыщенным. Насыщенный пар, не содержащий влаги при температуре насыщения, называют сухим насыщенным или сухим паром. Пар, температура и удельный объем которого больше, чем у сухого, называют перегретым. Он не насыщает пространство, в котором находится, поэтому называется ненасыщенным.

Основные параметры воды и водяного пара.

Для практического определения параметров водяного пара при решении теплотехнических задач используют табличные или полученные из диаграмм данные (удельный объем, удельная энтальпия, удельная энтропия и внутренняя энергия и др.).

Параметры рабочего тела в различных состояниях связаны между собой

Виды пара и их характеристики.

Сухой пар.

Состояние сухого насыщенного пара крайне неустойчиво, так как незначительный отвод теплоты от него при постоянном давлении связан с превращением сухого пара во влажный, а незначительный приток теплоты превращает его в перегретый пар. Удельный объем v''сухого пара является функцией давления v'' = f(p).

Влажный пар.

Удельный объем влажного пара v x со степенью сухости Х определяют, учитывая следующие условия. Если объем сухого пара v'' и в 1 кг влажного пара со степенью сухости Х содержится Х частей сухого пара, то объем, занимаемый им, составляет v''Х. Остальную часть (1 – Х) занимает вода, объем которой равен v'(1 - Х), где v' – удельный объем воды. Таким образом, удельный объем влажного пара vx= v'' Х + v'(1 - Х). Перегретый пар.Количество теплоты, потребное для получения 1 кг перегретого пара: qn=q'+r+cpm*(Тn-Тн) q' – количество (кДж) теплоты; cpm– средняя удельная теплоемкость перегретого пара при постоянном давлении в интервале температуры Тн…Тп; Тп– температура перегрева. Тн– температура насыщения.

Теплообмен и виды теплообмена.

Теплообмен – это самопроизвольный процесс переноса теплоты в пространстве с неоднородным температурным полем. Температурным полем называют совокупность мгновенных значений температуры во всех точках рассматриваемого пространства.

В зависимости от характера теплового движения различают следующие виды теплообмена: теплопроводность, конвекция и теплообмен излучением.Возможны сложные разновидности теплообмена, в котором принимают участие порознь или одновременно теплопроводность, конвекция и теплообмен излучением. Конвекция – перенос теплоты в среде с неоднородным распределением температуры при движении среды.Конвективный теплообмен (процесс теплоотдачи) представляет собой теплообмен между твердым телом и жидкостью (или газом), сопровождающийся одновременно теплопроводностью и конвекцией.Явление теплопроводности в жидкости, как и в твердом теле, полностью определяется свойствами самой жидкости, в частности коэффициентом теплопроводности и градиентом температуры. В зависимости от времени теплообмен может быть:- стационарным, если температурное поле не зависит от времени;- нестационарным, если температурное поле меняется во времени;- стационарно-периодическим (тепловые волны), если имеет место

периодическое изменение температурного поля.

Теплопроводность

Теплопроводность – молекулярный перенос теплоты в среде с неоднородным распределением температуры посредством теплового движения микрочастиц.В твердых телах распространение теплоты от более нагретых участков к менее нагретым возможно только теплопроводностью, так как в них при распространении теплоты отсутствует перемещение конечных масс. Q=λS* Т1– Т2/δ. λ – коэффициент теплопроводности (Вт/(м·К). Коэффициент теплопроводности λ зависит от материала стенки и ее

температуры. Опыт показывает, что при стационарном потоке количества теплоты Q, проходящее через плоскую стенку в единицу времени, прямо пропорционально площади поверхности стенки S, разности температур поверхностей Т1– Т2 и обратно пропорционально толщине стенки δ (формула Фурье).

Теплообмен излучением

Теплообмен излучением – теплообмен, включающий переход внутренней энергии тела (вещества) в энергию излучения, перенос излучения, преобразование энергии излучения во внутреннюю энергию другого тела (вещества).Любое тело, температура которого отлична от абсолютного нуля, излучает электромагнитные волны. Из всех электромагнитных лучей наибольшим тепловым действием обладают инфракрасные и видимые лучи с длиной волны 0,4…40 мкм. Если на тело в единицу времени падает Q0

энергии, Qr отражается, Qd проходит через него, Qa поглощается им, тo

 

Теплообмен между телами зависит от их формы и размеров, а также от времени процесса, так как происходит в конкретных пространственно-временных условиях. Другими важными факторами являются физические свойства тел и их агрегатное состояние.