Количество подведенного

Ранее было показано, что для равновесных процессов справедливо соотношение ds = f>q/T. Разобранный пример достаточно наглядно показывает, что в неравновесных процессах ds>f>q/T, если 6<7 — количество подведенной к системе или отведенной от нее теплоты, а Т — температура источника теплоты. Обе записи являются аналитическими выражениями второго закона термодинамики:

Количество подведенной (или отведенной) в процессе теплоты можно определить с помощью уравнения первого закона термодинамики: о = (
Увеличение КПД ДВС с ростом степени сжатия е объясняется связанным с этим повышением максимальной температуры цикла, т. е. уменьшением потерь эксергии от неравновесного горения. Максимальная степень сжатия в карбюраторных двигателях ограничивается самовоспламенением топливовоздушной смеси и не превышает 9—10. В дизелях, в которых поршень сжимает воздух, е» ж 18, что позволяет существенно повысить КПД цикла. Однако при одинаковых степенях сжатия цикл с подводом теплоты при p = const, реализуемый в дизелях, имеет меньший КПД, чем цикл с подводом теплоты при v = const, поскольку при одинаковом количестве отданной холодному источнику теплоты количество подведенной при и = const (по линии 2-3 на рис. 6.2, б) теплоты больше, чем при р = const (линия 2-7). При сгорании при p = const максимальная температура горения, как это видно из рис. 6.2, б, оказывается меньше, чем при v — const, а значит, потери эксергии от неравновесного горения выше.

С увеличением давления пара перед турбиной pi при постоянных t\ и р2 полезная работа цикла возрастает, т. е. /"с'х> >/'е*>/тсх (рис. 6.11). В то же время количество подведенной за цикл теплоты q\ несколько уменьшается за счет уменьшения энтальпии перегретого пара Ль Поэтому чем выше давление р\, тем больше КПД идеального цикла Ренкина.

Площадь под процессом 12 соответствует интегралу (1.49) и характеризует количество подведенной теплоты, если s увеличивается (ds > 0), или количество отведенной теплоты, если 5 уменьшается (ds < 0).

В этом случае площадь а!2Ь равна площади а34Ь. С помощью сср можно рассчитать количество подведенной или отведенной теплоты по формуле, аналогичной (1.59).

Таблицы средних теплоемкостей при р = const и v = const обычно составляют в интервале температур 273 К - Тг. Если необходимо получить количество подведенной теплоты в интервале температур T! - Т 2, то определяют

В соответствии с первым законом термодинамики количество подведенной теплоты q = Ди + /, т. е. расходуется на изменение внутренней энергии и совершение внешней работы l = p(vj, — v\\ численно равной площади под процессом 13 в ир-координатах. В sT-координатах подведенная теплота q

В реальном газе или паре часть подведенной теплоты Дм при Т = const расходуется на работу дисгрегации. Количество подведенной теплоты удобно определять по sT-диаграмме,

Каждый цикл тепловой машины протекает в определенном интервале изменения энтропии As, поэтому всегда можно построить некоторые изотермные процессы подвода и отвода теплоты, протекающие в интервале As так, что количество подведенной и отведенной в них теплоты равно соответственно величинам q1 и q2 анализируемого цикла. В этом случае

количество подведенной за цикл теплоты q\ несколько уменьшается за счет уменьшения энтальпии перегретого пара hi. Поэтому чем выше давление рь тем больше КПД идеального цикла Ренкина.

т. е. в обратимом адиабатном процессе энтропия газа остается постоянной. Это значит, что в Ts-диа грамме адиабатный процесс изобразится прямой, параллельной оси ординат (рис. 2-15), причем линия 1-5', имеющая направление в сторону увеличивающихся температур, изображает процесс с ж а т и я, а линия 1-5 — процесс расширения. Если из концов линии 1-5 или 1-5' опустить перпендикуляры на ось абсцисс, то они сольются, т. е. площадь, измеряющая количество подведенного тепла, окажется равной нулю, что и соответствует по смыслу адиабатному процессу.

Подвод тепла в процессе парообразования происходит при Р! = const (давление в котле), и поэтому количество подведенного к рабочему телу тепла определится как разность энтальпий пара в состояниях, характеризуемых точками 3 и /. Энтальпия воды при параметрах точки 3 измеряется площадью 0-3-8-9-0; ее следует обозначить i'i, так как в рассматриваемом состоянии рабочее тело представляет собой кипящую жидкость при давлении в конденсаторе, соответствующем точке 2; при этом надо иметь в виду, что повышение давления в точке 3 от давления пара в конденсаторе до того давления, которое он имеет в котле, почти не изменило его температуры, а следовательно, и энтальпии (изменением энтальпии воды в зависимости от изменения давления в установках с не очень высоким давлением пара обычно пренебрегают).

Пример 1-22. V = 5 м3 воздуха нагревают при постоянном давлении ризб = 5 бар (5, 1 am) от ^=20° С до ?, = 120° С. Найти количество подведенного тепла, считая С = const.

Количество подведенного тепла по смыслу процесса 7=0.

Количество подведенного тепла

Количество тепла и работа. В процессе (2-3) количество подведенного тепла

В процессе (3-4) количество подведенного тепла

где Q— суммарное количество подведенного к термодинамической

Как это следует из предыдущего, работа изохорного процесса dl=pdv равна нулю (согласно рис. 5-3 поршень не может перемещаться) и поэтому из первого закона термодинамики следует, что все подводимое к газд в изохорном процессе тепло полностью расходуется на изменение его внутренней энергии. В связи с этим на основании уравнения (4-5) для изохорного процесса количество подведенного к 1 кг рабочего тела или отведенного от него тепла выражается следующим образом:

В изобарном процессе количество подведенного тепла определяется для 1 кг газа согласно первому закону термодинамики выражением dq = cvdT + pdv или в конечной форме

Процесс отображается изохорой 2 — 3, а количество подведенного тепла на диаграмме s — Т выражается площадью 1' — 2 — 3— 3". Этот процесс характеризуется отношением давлений- вначале и в -конце; изохорного процесса 2 — 3, которое называют степенью повышения давления и- обозначают буквой Я;