კარნოს ციკლი და შებრუნებული კარნოს ციკლი

Carnot ციკლი

Carnot ციკლი არის თერმოდინამიკური ციკლი, რომელიც არის ცნობილი თავისი უმაღლესი შესაძლებლობით. Carnot ციკლი ცვლის ხარისხის ფორმით ხარისხს გამოსაყენებელ რევერსიულ-ადიაბატურ (იზოტროპულ) და სხვა პროცესებში.

Carnot ძარგვის ეფექტიურობა არის ერთი მინუს სიცხელის ტემპერატურის შეფარდება სიცხელის მაცხობის ტემპერატურასთან. Carnot ციკლი ცნობილია იმით, რომ ის იყენებს უმაღლეს ეფექტურობის სტანდარტს, რომელიც ნებისმიერი ციკლი ან ძარგვი შეიძლება დაწყობდეს.

პირველი ციკლის ნაწილის დროს სამუშაო სახით მუშაობა ხდება მუშაობის სახით, ხოლო მეორე ნაწილის დროს მუშაობა ხდება მუშაობის სახით. ორის განსხვავება არის ნეტ მუშაობა.

ციკლის ეფექტურობა შეიძლება მაქსიმიზირდეს რევერსიული პროცესების გამოყენებით, რომლებიც მოითხოვენ უმცირეს სამუშაო და არის უმეტესი გამოყენებით. პრაქტიკულად, რევერსიული ციკლები შეუძლია არ დაიწყოს თითოეული პროცესის დაუშვებელობის გამო, რომელიც არ შეიძლება გაარიცხოს.

რეფრიჯერატორები და სიცხელის ძარგვები, რომლებიც მუშაობენ რევერსიული ციკლებით, ჩათვლილია როგორც მოდელები ნამდვილი სიცხელის ძარგვების და რეფრიჯერატორების შედარებისთვის. ნამდვილი ციკლის განვითარების დროს რევერსიული ციკლი საშუალებას აძლევს და შემდეგ შეცვლილია მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.

Carnot ციკლი შედგება ხუთი რევერსიული პროცესისგან (2 რევერსიულ-იზოთერმული და 2 რევერსიულ-ადიაბატური პროცესი):

Carnot ციკლი დანარჩენია ქვემოთ შესაბამისი მაგალითის სახით პისტონი:
ეტაპი 1 – 2
(რევერსიული იზოთერმული გაფართოება, Th = მუდმივი)

TH არის არის გაზის საწყისი ტემპერატურა და ასევე რეზერვუარის ტემპერატურა, რომელიც არის დაკავშირებული ცილინდრის თავთან.

გაზის ტემპერატურა ქრება, როდესაც გაზი გაფართოება და იგი მუდმივი დარჩება რეზერვუარიდან გაზზე გადაცემით უსასრულო ხარისხით (dT). პროცესის განმავლობაში გაზზე გადაცემული ხარისხის რაოდენობა არის Qh

ეტაპი 2 – 3
(რევერსიული ადიაბატური გაფართოება ტემპერატურის შეცვლა TH-დან TL-მდე)

სისტემა ხდება ადიაბატური, როდესაც სიცხელის რეზერვუარი ჩანაცვლდება გარეშე იზოლაციით. ამ პროცესის დროს გაზის ტემპერატურა ქრება Tl-დან Th-მდე.

ეს პროცესი მოიხსენიება რევერსიულად და ადიაბატურად (შემიძლია შეახსენოთ, რომ ინჟინერინგის თერმოდინამიკა აქვს სისტემებისა და პროცესების კონკრეტული განმარტება).

ეტაპი 3 – 4
(რევერსიული იზოთერმული კომპრესია, Tl = მუდმივი)

ეტაპი-3-ზე, სიცხელის სინკი ჩანაცვლდება ცილინდრის თავის იზოლაციით ტემპერატურაზე Tl. როდესაც გარე ძალა აწევს პისტონს შიგნით გაზზე სამუშაოს შესრულებისთვის, გაზის ტემპერატურა ზრდას იღებს.

მაგრამ გაზის ტემპერატურა მუდმივი დარჩება სინკიდან ხარისხის უკუღებით. პროცესის განმავლობაში უკუღებული ხარისხის რაოდენობა არის Ql.
ეტაპი 4 – 1
(რევერსიული ადიაბატური კომპრესია ტემპერატურის ზრდა Tl-დან Th-მდე)

ენერგიის სინკი ჩანაცვლდება იზოლაციით და გაზის ტემპერატურა ზრდას იღებს Tl-დან Th-მდე კომპრესიის პროცესის დროს.

ნეტ სამუშაო დასრულებული

გაზის გაფართოების პროცესის დროს დასრულებული სამუშაო არის მრუდის ქვეშ მოცემული ფართობი 1-2-3.
კომპრესიის პროცესის დროს გაზზე შესრულებული სამუშაო არის მრუდის ქვეშ მოცემული ფართობი 3-4-1

ამიტომ ნეტ სამუშაო არის მრუდის ქვეშ მოცემული ფართობი 1-2-3-4-1.

Carnot ციკლის მნიშვნელობა

სიცხელის ძარგვის ეფექტურობა დამოკიდებულია ციკლის მაქსიმალურ და მინიმალურ ტემპერატურაზე:
Carnot აცხადებს, რომ სიცხელის ძარგვის ეფექტურობა არ არის დამოკიდებული სითხის ტიპზე და დამოკიდებულია მხოლოდ ციკლის მაქსიმალურ და მინიმალურ ტემპერატურებზე.

ამიტომ სიცხელის ძარგვის ეფექტურობა უფრო მაღალია, როდესაც ის მუშაობს სუპერ-გათბული წყლის ტემპერატურა