Карно циклы

0
3383

Карно циклы\r\n\r\nКарно циклы (2.2; а) екі изотермиядан 1-2 және 3-4 және екі адиабаттан 2-3 және 4-1 тұрады.\r\n\r\n1-2 жолының жылуберуші тұрақты температураға T1, мөлшерлі жылулық (q1) жеткізіледі, 3-4 жолымен (q2) жылулық Т2 тұрақты температурасымен жылу алмастырушыға алып кетіледі.\r\n\r\nКері Карно циклын іске асыру үшін (4.2, б — сур.), барлығы екі жылулық көзі қажет — жылу беруші және жылу қабылдағыш.\r\n\r\nИзотермиялық процесстегі, меншікті жылулық мөлшері q1, (3.21) формулаға сәйкес жазылды:\r\n\r\nq1=RT1 ln(V2/V1),                               (2.9)\r\n\r\nq2= RT2 ln(V3/V4).                               (2.10)\r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n2.2-сурет. Карно циклы: а)- тік; б)- кері.\r\n\r\n \r\n\r\nБұл теңдеуден 2-3 адиабаттар үшін табамыз:                      T2/T1=(V2/V3)K-1.\r\n\r\nАл, теңдеу 2-1 адиабаттар үшін:                                            T2/T1=(V1/V4)K-1\r\n\r\nБұдан, V2/V1=V1/V4 немесе V2/V1=V3/V4.                                              (2.11)\r\n\r\nЖылудинамикасының бірінші заңына сәйкес, алынған меншікті жұмыс эквивалентті, яғни q1-q2=ℓ, ал (2.9), (2.10) және (2.11) формулалар Карно пропорциясы деп аталуымен анықталады:\r\n\r\nq12 =q22.                                          (2.12)\r\n\r\nБұдан              ℓ = q1(1-q2/q1) = q1(1-T2/T1).                                           (2.13)\r\n\r\nСондықтан, (4.7) формуласына сәйкес, Карноның қайтымды циклының\r\n\r\nтермиялық ПӘК:\r\n\r\nηк=1— Т21,                                         (2.14)\r\n\r\n(2.15)\r\n\r\nОсыған қарағанда, Карноның қайтымды циклының термиялық ПӘК, санды мөлшерге тең болады да, жылулық көзінің абсалютты температураларының 12) айырмасы, оның жылулық көзінің абсалютты температурасының ең жоғарғы температурасы Т1, қатынасына тең.\r\n\r\nКарно, шексіз жай ағатын (үйкелістен жоғалуы) 1-2-3-4 процессті қарастырған, сол себептен жұмысшы заттар механикалық тепе-теңдікте болады. Бұдан басқа, жұмыстық денемен температура көзі Т1 арасындағы, 1-2 изотерма бойында және Т2, 3-4 бойында шексіз аздаған температура айырмашылығы бар. Сонымен, термиялық тепе-теңдік сақталады. Сондықтан, цикл, қайтымды деп саналады. Бұл циклды, Карноның идеалды циклы деп атайды.\r\n\r\nҚалай болса солай алынған, циклды бөлеміз, адиабатты жақын орналасқандарын қатар жүргізіп, көп мөлшерлі сандарды шексіз аз (элементарлы) Карно циклымен (2.3 сурет) бейнелейді.\r\n\r\nОнда, еркінше алынған цикл — Карноның жеке элементарлы циклдарының термиялық ПӘКнің орташа шамасы болады.\r\n\r\nЖылулықты жеткізу және алып кетудегі орташа температурасы үшін:\r\n\r\nТ2орт1орт=(T2/T1)орт\r\n\r\nдемек                    η2орт= 1- Т2орт1орт.                                                         (2.18)\r\n\r\nМұндағы, ηерк — еркінше алынған циклдың ПӘК.\r\nӨйткені Т2орт>Tmin, ал Т1орт<Tmax  онда (1-Т2орт1орт)<(1-Tmin/Tmax) және еркінше алынған циклдың ПӘК, Карно циклының ПӘК-нен аз (ηеркk). Сонымен, берілген интервал температурасындағы термиялық ПӘК. Карно циклы ең жоғарғы болып есептелінеді, практикалық жағдайда, оны шамамен алуға қол жетпейді.\r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n \r\n\r\n2.3- сурет. Еркінше айналмалы процессті түсіндірудегі карно циклдарының шексіз аз суммасы түріндегісі.\r\n\r\n(2.8), (2.9) және (2.10) формулаларға сәйкес, тоңазытқыш коэфициенті мына түрде жазылады:\r\n\r\n(2.19)\r\n\r\nТ2 кеміген сайын Т1 ұлғаяды да, тоңазытқыш коэфициенті кем болады. Суықтық көзінен, кейбір санды мөлшерлі жылулықты (q2) алу үшін, Т1 — Т2 температурасы көп болған сайын өте үлкен жұмыс шығынын (ℓ) қажет етеді.\r\n\r\n 


ПІКІР ҚАЛДЫРУ