Вычисление работы и КПД в термодинамическом цикле

Работа в термодинамическом цикле, по определению, равна

,

где — контур цикла.

C другой стороны, в соответствии с первым началом термодинамики, можно записать

.

Аналогичным образом, количество теплоты, переданное нагревателем рабочему телу, равно

.

Отсюда видно, что наиболее удобными параметрами для описания состояния рабочего тела в термодинамическом цикле служат температура и энтропия.

Идеальный цикл представляет собой термодинамический круговой процесс преобразования теплоты в механическую работу. В отличие от действительных рабочих циклов, протекающих в реальных машинах, условно принимается, что в идеальных циклах отсутствуют какие-либо потери энергии, кроме отдачи теплоты холодному источнику. Эта потеря, согласно второму закону термодинамики, является неизбежной, без нее было бы невозможным осуществить преобразование тепловой энергии в механическую работу. При рассмотрении идеального цикла ДВС принимают следующие упрощающие анализ допущения.

1. Цикл протекает с постоянно заключенным в цилиндре рабочим телом (газом), количество и химический состав которого неизменны. Этим исключаются из рассмотрения потери рабочего тела вследствие утечек через неплотности, имеющие место в реальной машине, и потери энергии, связанные с осуществлением процессов наполнения цилиндра свежим зарядом воздуха и удаления из него выпускных газов.
2. Процесс выпуска заменяется фиктивным процессом отвода теплоты от рабочего тела к холодному источнику.
3. Неизменность химического состава исключает из рассмотрения процесс сгорания со всеми связанными с его осуществлением потерями хими- ческой энергии топлива и теплоты. Процесс сгорания заменяется фиктивным процессом подвода теплоты к рабочему телу от внешнего горячего источника.
4. Процессы сжатия и расширения протекают адиабатно, без теплообмена с окружающей средой. Это позволяет не учитывать потери теплоты, имеющие место в действительном двигателе при сжатии и расширении рабочего тела.

Перечисленные допущения, позволяющие пренебречь влиянием ряда потерь энергии, приводят к тому, что показатели термодинамического цикла получаются более высокими, чем в реальных двигателях. Такая идеализация условий осуществления рабочих процессов, как уже отмечалось, упрощает анализ факторов, влияющих на совершенство использования в двигателе тепловой энергии; одновременно она позволяет рассматривать термодинамический цикл в качестве эталона, к которому следует стремиться при осуществлении рабочих процессов реального двигателя. Двигатели внутреннего сгорания применяются в морской технике.

Реальные циклы состоят из более сложных процессов с переменным составом рабочего тела и изменяющимися значениями показателей политроп. Реальные процессы отличаются от теоретических также наличием дополнительных тепловых потерь, насосных потерь, потерь на трение и привод вспомогательных механизмов, что, естественно, в дальнейшем учитывается.

В реальных циклах тепловых машин имеют место внешняя и внутренняя необратимости.

Внешняя необратимость определяется конечной разностью температур между рабочим телом и источниками теплоты. Этим объясняется то, что реальный цикл теплового двигателя располагается внутри границ температур внешних источников, а реальный цикл холодильной машины - вне границ температур внешних источников (рис. 11).

Внутренняя необратимость обусловлена потерями энергии, связанными с трением, завихрениями и т.д. в процессах цикла.

Круговым процессом (или циклом) называется процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное.

вопросы 12,13,14,15

http://stringer46.narod.ru/HeatMotors.htm

http://dok.opredelim.com/docs/index-12890.html

12 ДВС. цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (v = const) - цикл Отто

Двигателями внутреннего сгорания (д. в. с.) называются тепловые двигатели поршневого типа, в которых сгорание топлива (подвод теплоты) и превращение теплоты продуктов сгорания в работу происходит непосредственно внутри рабочего цилиндра.

13 ДВС. цикл с подводом теплоты при постоянном давлении (р = const) - цикл Дизеля

Двигателями внутреннего сгорания (д. в. с.) называются тепловые двигатели поршневого типа, в которых сгорание топлива (подвод теплоты) и превращение теплоты продуктов сгорания в работу происходит непосредственно внутри рабочего цилиндра.

14 ДВС. цикл со смешанным подводом теплоты, как при v =const и р=const - цикл Тринклера

Двигателями внутреннего сгорания (д. в. с.) называются тепловые двигатели поршневого типа, в которых сгорание топлива (подвод теплоты) и превращение теплоты продуктов сгорания в работу происходит непосредственно внутри рабочего цилиндра.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: