Карно циклі және кері Карно циклі

Карно циклі

Карно циклі - бұл термодинамикалық цикл, ол ең жақсы мүмкін болатын деңгейде қызмет етеді. Карно циклі салыстырмалы-адиабатты (изотермиялық) және басқа процестер арқылы ыстық энергияны пайдалануға өтуге мүмкіндік береді.

Карно двиготының деңгейі - бұл жылы суық резервуардың температурасына қатысты жылы резервуардың температурасының қатынасынан минус бір. Карно циклі - бұл әрбір цикл немесе двиготы үшін жетілдірген деңгейді белгілейді.

Циклдің алғашқы бөлігінде істегісімен жұмыс істеуге, ал екінші бөлігінде істегісіне жұмыс істеуге болады. Екеуінің айырмасы - бұл жалпы жұмыс.

Цикл деңгейін максималдау үшін ең аз жұмыс талап ететін және ең көп ықтималды реверсивті процестерді қолдану керек. Практикалық түрде, реверсивті циклдер әрбір процесс негізінен ирреверсивті болғандықтан, оларды жою мүмкін емес.

Реверсивті циклдер бойынша қысыру машиналары мен теплота машиналары нақты теплота машиналары мен қысыру машиналарын салыстыру үшін модельлер ретінде қолданылады. Нақты цикл қалыптасуында, реверсивті цикл бастапқы нүктесі болып, талаптарға сай өзгерістер енгізіледі.

Карно циклі төмендегі төрт реверсивті процесс (2 реверсивті-изотермиялық және 2 реверсивті-адиабатты процесс) түрінде құрылған:

Карно циклі мысалы арқылы төмендегі шығыста көрсетілген:
ҚАДАМ 1 – 2
(Реверсивті изотермиялық кеңейтілу, Th = Тұрақты)

TH - газдың бастапқы температурасы және резервуардың температурасы, бұл цилиндр басымен тікелей байланысты.

Газ кеңейтілгенде температурасы төмендейді, бірақ резервуардан газқа ірі-ірі ыстық (dT) айналдыратыла отырып, температурасы тұрақты қалады.
Процесс бойынша газқа ыстық айналдырылатын мөлшері Qh

ҚАДАМ 2 – 3
(Реверсивті адиабатты кеңейтілу температура төмендейді TH дегенінен TL)

Жылу резервуары термоизоляциямен ауыстырылғанда, система адиабатты болады. Бұл процесс бойынша, газ температурасы Tl дегенінен Th дегеніне төмендейді.

Бұл процесс реверсивті адиабатты деп аталады (еңгізіңіз, инженерлік термодинамика системалар мен процессінің анықтауы бар).

ҚАДАМ 3 – 4
(Реверсивті изотермиялық сымылу, Tl = тұрақты)

Этап-3-те, цилиндр басындағы термоизоляция Tl температурасындағы жылу резервуарымен ауыстырылды. Сыртқы күш газқа жұмыс істеу үшін поршеньді ішкі тағын басқанда, газ температурасы өседі.

Бірақ газ температурасы сымылып, жылу резервуарына ыстық айналдырылатын арқылы тұрақты қалады. Процесс бойынша айналдырылатын ыстық мөлшері Ql.
ҚАДАМ 4 – 1
(Реверсивті адиабатты сымылу температура өседі Tl дегенінен Th)

Энергия резервуары термоизоляциямен ауыстырылғанда, сымылу процессінде газ температурасы Tl дегенінен Th дегеніне өседі.

Жалпы жұмыс

Кеңейтілу процессінде газ жасаған жұмыс - бұл 1-2-3 сызығы астындағы аудан.
Сымылу процессінде газқа жасалған жұмыс - бұл 3-4-1 сызығы астындағы аудан

Сондықтан, жалпы жұмыс - бұл 1-2-3-4-1 сызығы астындағы аудан.

Карно циклінің маңызы

Теплота машинасының деңгейі циклдің ең жоғары және төмен температураларына байланысты:
Карно деп, теплота машинасының деңгейі флюид түріне байланысты емес, тек циклдеғі ең жоғары және төмен температураларға байланысты екендігі айтылады.

Сондықтан, теплота машинасы супер жылу ыстық температурасында қызмет еткенде деңгейі жоғары болады.
Карно циклі және термодинамикалық екінші заңы:

Карно циклі жоғары температуралы резервуардан ыстықты айналдыратын және ыстықты суық резервуарға қайтаратын фактін көрсетеді. Бұл факт термодинамикалық екінші заңының негізі болып табылады. Бірақ ыстықты кері бағытта қозғау үшін сыртқы жұмыс қажет болады.

Кері Карно циклі

Карно циклі - бұл реверсивті цикл, процесс кері болғанда, ол Карно қысыру цикліне айналады. Жылу және жұмыс әрекеттерінің бағыттары туында қайталанады, сондықтан
Сондықтан,

• Төмен температуралы резервуардан ыстық айналдырылатын Ql

• Жоғары температуралы резервуарға ыстық айналдырылатын Qh

• Жұмыс Wnet-in