Теплотехника. Располагаемая работа. (Лекция 6)

1.

Располагаемая работа
Продифференцируем соотношение для энтальпии:
i = u + pv,
di = du + pdv + vdp.
С учетом первого начала термодинамики
имеем:
d q = di - vdp (*)
d q = du + pdv,
p2
или
q1- 2 = i1 - i2 - ò vdp
p1
где
-vdp = dl0
- располагаемая работа

2.

Располагаемая работа
Линия с-1 соответствует процессу наполнения цилиндра
двигателя рабочим телом. Работа, совершаемая внешней средой
над рабочим телом - l1 = p1v1 , l1 > 0 или площади 0-с-1-а.

3.

Располагаемая работа
Линия 1-2 соответствует процессу расширения рабочего тела.
Работа расширения рабочего тела равна:
v2
l = ò pdv
v1
Линия 2-d соответствует выталкиванию рабочего тела из
цилиндра двигателя. Эта работа затрачивается, она отрицательна
и равна:
l2 = p2 v2 .

4.

Располагаемая работа
Алгебраическая сумма всех перечисленных выше работ
графически равна заштрихованной площади с-1-2-d, которая и
представляет собой располагаемую работу l0 с учетом
поступления и удаления рабочего тела из машины:
l0 = S 0 - c -1- a + S a -1- 2 - b - S 0 - d - 2 - b =
= p1v1 +
v2
ò
pdv - p2 v2 =
v1
= l - ( p2 v2 - p1n 1 )
или
l = l0 - p1v1 + p2n 2 .

5.

Располагаемая работа
Первое начало термодинамики для конечного процесса
q = Du + l.
Подставим в него выражение для располагаемой работы
q = u2 - u1 + l0 - p1n1 + p2 n 2 =
= (u2 + p2 n 2 ) - (u1 + p1n1 ) + l0 =
= i2 - i1 + l0
dq = di + dl0 ,
или
1-ом слайде.
если
что совпадает с формулой (*) на
dq = 0, то dl0 = - di или l0 = i1 - i2 .

6.

Эксергия
Суммарные потери работы вследствие необратимости
процессов:
1)внутренние потери (несовершенство процессов цикла,
неидеальный КПД),
2)внешние потери (взаимодействие системы с внешними
источниками и приемниками энергии).
Эксергия – максимально возможная полезная работа
термодинамической системы при совершении ею любых
полностью обратимых процессов от заданного состояния
до
полного
термодинамического
равновесия
с
окружающей средой.

7.

Эксергия
Ex = lmax = i1 - i2 - T0 (s1 - s2 ).
В случае, если в системе имеют место необратимые
изменения состояния
L = Lmax - T0 DS необр. - уравнение Гюи-Стодолы.
T0 DS необр. - потеря работоспособности системы

8.

Эксергия теплоты
Максимальное количество полезной работы, которую
можно получить в цикле при заданных температурах
источников теплоты, называется работоспособностью
(эксергией) теплоты.
Lmax
T2
ht =
=1Q
T1
- коэффициент качества теплоты
Ex = Lmax
T2
= Q1 (1 - ).
T1

9.

Анергия
Q1
L = Q1 - T2
- T2 D Sнеобрат. < Lmax
T1
Часть теплоты Q1 , не превращающаяся в работу, была
названа анергией
Q1
An = -T2
- T2 D Sнеобрат.
T1
Если энергия бесполезно рассеивается в окружающей среде,
то эксергия превращается в анергию.
Эксергетический
метод
применяется
эффективности технологических процессов.
при
оценке

10.

Располагаемая работа