30

1. ЗАМКНУТЫЙ (КРУГОВОЙ) ПРОЦЕСС ЦИКЛ КАРНО

Второй закон
термодинамики
ЗАМКНУТЫЙ (КРУГОВОЙ)
ПРОЦЕСС
ЦИКЛ КАРНО

2. Формирование идеи

Идея второго закона термодинамики связана с именем
французского инженера Сади Карно (1796 - 1832),
который в 1824 г. разработал цикл Карно - круговой
процесс в тепловой машине, в результате которого тело,
совершив работу, возвращается затем в исходное
состояние, используя часть этой работы. Он впервые
показал, что полезную работу можно получить лишь в
случае, когда тепло передается от нагретого тела к более
холодному.

3. Замкнутый процесс или цикл

Замкнутым (круговым) процессом или циклом называется
совокупность последовательных процессов, в результате
совершения которых, конечное состояние газа одинаково с
начальным состоянием.
Прямой цикл (А>0)
Обратный цикл (А<0)

4. Замкнутый процесс или цикл

Циклы осуществляются в тепловых машинах для
получения полезной работы.
Для этого необходимо чтобы кривая процесса
сжатия находилась ниже линии процесса
расширения, то есть работа процесса сжатия был
меньше работы процесса расширения.
Это возможно, когда теплота подводится в
процессе расширения и отводится при сжатии.

5. Полезная работа

Полезная работа за цикл – это работа цикла
lцикла = lрасш. - lсжат.,
где lрасш. - работа расширения;
lсжат. - работа сжатия.
На получение этой работы затрачивается теплота q1 - q2
lц = q1 - q2
Невозможно осуществление цикла теплового двигателя без
отвода теплоты.

6. Виды циклов

1.ПРЯМОЙ – цикл, в котором за счет теплоты совершается
работа. По данному циклу работают тепловые машины.
2.ОБРАТНЫЙ - цикл, в котором за счет работы отводится теплота.
По данному циклу работают холодильные машины.
3.ОБРАТИМЫЙ – цикл, состоящий из обратимых процессов.
Идеальный цикл.
4.НЕОБРАТИМЫЙ – цикл, в котором хотя бы один процесс
является необратимым. Реальные циклы.

7. Термический КПД

8. Цикл Карно

Цикл Карно имеет наибольший КПД и
является эталоном, с которым сравниваются
циклы тепловых двигателей с целью
определения
их
совершенства
и
экономичности.
Реальный
тепловой
двигатель
тем
совершеннее, чем ближе его КПД к КПД цикла
Карно.

9. Графическое изображение цикла Карно

1-2 изотермический процесс подвода
теплоты (расширения);
2-3 адиабатный процесс расширения;
3-4 изотермический процесс отвода
теплоты (сжатия);
4-1 адиабатный процесс сжатия.

10. Термический КПД цикла Карно

11. Цикл ТРД

12. Работа ТРД

Турбореактивный двигатель (ТРД) состоит
следующих основных элементов:
• входное устройство (воздухозаборник);
• компрессор;
• камера сгорания;
• газовая турбина;
• выходное устройство (выходное сопло).
из

13. Работа ТРД

Воздух из окружающей среды поступает во входное устройство,
где предварительно сжимается.
Дальнейшее сжатие происходит в компрессоре.
Сжатый воздух поступает в камеру сгорания и к нему подводится
теплота, выделившаяся при сгорании топлива.
Нагретый газ (смесь воздуха с продуктами сгорания топлива)
поступает в газовую турбину, где расширяясь приводит её во
вращение.
Дальнейшее расширение газа происходит в выходном устройстве
до давления окружающей среды.

14. Процессы в ТРД

*Видео

15. Процессы в ТРД

Для описания процессов, протекающих в ТРД, проточная часть
двигателя разделена характерными сечениями:
•Н – сечение невозмущенного потока на входе в двигатель;
•В – сечение за входным устройством (воздухозаборником) или на
входе в компрессор;
•К – сечение за компрессором или на входе в камеру сгорания;
•Г - сечение на выходе из камеры сгорания или на входе в
турбину;
•Т – сечение на выходе из турбины или на входе в сопло;
•С – сечение на выходе из сопла или двигателя.

16. Графическое изображение идеального цикла ТРД

а – цикл ТРД в рабочей диаграмме
б - цикл ТРД в тепловой диаграмме

17. Процессы цикла ТРД

•Н-В-К адиабатный процесс сжатия во входном устройстве (Н-В) и
в компрессоре (В-К);
•К-Г изобарный процесс подвода теплоты в камере сгорания;
•Г-Т-С адиабатный процесс расширения в турбине (Г-Т) и в
выходном устройстве (Т-С);
•С-Н изобарный процесс отвода теплоты в выходном устройстве.

18. Термический КПД ТРД

19. Формулировки 2-го закона термодинамики

Для непрерывного превращения теплоты в работу
необходимо наличие разности температур, при этом в
работу переходит только часть теплоты, сообщенной
рабочему телу.
Закон, устанавливающий направление протекания
тепловых процессов и условия превращения теплоты в
работу в тепловых двигателях, называется вторым
законом термодинамики.

20. Формулировки 2-го закона термодинамики

Преобразование теплоты в работу осуществляется в интервале
температур. Отсюда ещё одна из формулировок закона: нельзя
осуществить цикл теплового двигателя, в котором вся теплота,
подведенная к рабочему телу, превращается в работу. Всегда
работа цикла меньше подводимой теплоты.
Другая формулировка закона:
Вечный двигатель второго рода невозможен.
Вечный двигатель второго рода - воображаемый тепловой
двигатель, который совершает работу без отвода теплоты.