Заочные электронные конференции
Логин   Пароль  
Регистрация Забыли пароль?
 
     
АНАЛИЗ ЦИКЛА КАРНО И ТЕРМИЧЕСКОГО КПД ТЕПЛОВЫХ МАШИН
Брусин Л.Д., Брусин С.Д.


Для чтения PDF необходима программа Adobe Reader
GET ADOBE READER

АНАЛИЗ ЦИКЛА КАРНО И ТЕРМИЧЕСКОГО КПД ТЕПЛОВЫХ МАШИН

Брусин Л.Д., Брусин С.Д.

brusins@mail.ru

Аннотация. Показывается ошибочность существующих формул КПД цикла Карно и термического КПД тепловых машин. Приводится вывод таких формул на основе классического определения КПД.

В настоящей работе приведем анализ цикла Карно и термического КПД тепловых машин.

I. Цикл КАРНО

В1824 году французский инженер С. Карно рассмотрел круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, который сыграл важную роль в развитии учения о тепловых процессах. Он называется циклом Карно (рис. 1) [1].

Рис. 1 Термодинамический цикл Карно

Считается, что коэффициент полезного действия ηцикла Карно определяется формулой:

Отмечается, что Карно выразил коэффициент полезного действия цикла через температуры нагревателя T1 и холодильника T2:

Мы должны констатировать, что формул (1) и (2) нет в работе Карно “Размышления о движущей силе огня”. Историки науки должны разобраться в том, кто приписал эти формулы Карно, тем более, что они ошибочны.

Ошибка при получении формулы (1) заключается в том, что не проанализирована энергия, поступающая в цикл извне как за счет поступающей энергии от нагревателя, так и за счет энергии при сжатии газа.Это привело к неправильному пониманию физической сущности КПД, связывающему только энергии нагревателя и охладителя.

НижерассмотримФизическую сущность КПД на основе его классического определения, как отношение работы ко всей затраченной энергии.

1. Определим энергию Q, затрачиваемую извне. Она включает энергию Q1, поступающую от нагревателя, энергию адиабатического сжатия на участке 4-1, равную

и энергию изотермического сжатия на участке 3-4 величиной Q2. Итак, имеем :

2. Определим работу А, произведенную за цикл. Она включает энергию изотермического расширения на участке 1-2 величиной Q1 и энергию адиабатического расширения на участке 2-3, равную

Итак, имеем:

3. Коэффициент полезного действия цикла определится:

Прибавив к правой части 1-1, получаем формулу:

Формула (5) определяет коэффициент полезного действия цикла. Отметим, что в формуле (5) не учитываются потери энергии во время прохождения цикла.

II. ТЕРМИЧЕСКИЙ КПД ТЕПЛОВЫХ МАШИН

Термический КПД тепловых машин рассмотрим на примере работы двигателя внутреннего сгорания с подводом теплоты при постоянном объеме, термодинамический цикл которого состоит из следующих процессов (рис. 2): 1-2 - изохорический подвод теплоты при сгорании топлива в цилиндре двигателя; 2-3 - адиабатическое расширение рабочего тела; 3-4 - изохорический отвод теплоты при выбросе отработанного газа в атмосферу; 4-1 - адиабатическое сжатие рабочего

тела [2]. Обратим внимание на принципиальное отличие процесса от цикла Карно - отсутствие охладителя, и рабочая смесь приводится в первоначальное состояние загрузкой новой его порции. Руководствуясь формулой (1), записывается значение термического КПД:

рис. 2. Термодинамический цикл двигателя внутреннего сгорания

и получается его значение :

η = 1 - ξ1- К, (7)

где ξ – степень сжатия,

к - показатель адиабаты.

Ниже определим термический КПД η как отношение работы ко всей затраченной энергии.

1. Определим энергию Q, затрачиваемую извне. Она включает энергию адиабатического сжатия на участке 4-1, равную

и энергию изохорического подвода теплоты при сгорании топлива на участке 1-2, равную

Итак, имеем:

и отсюда

2. Определим работу А, произведенную за цикл. Она включает энергию адиабатического расширения на участке 2-3, равную

Получаем:

Так как T3 = T2 · ξ1- К, то

Итак, имеем:

3. Термический КПД ηопределится:

Итак, имеем формулу для определения термического КПД:

Приведем пример. При ξ = 9,5 по существующей формуле (6) получаем η = 56,5%, а по полученной формуле (11) при T4 = 2500 К и T2 = 300 К фактически имеем η = 64,2%.

Разделив (9) на (8) получаем значение η через значения температур:

Как видно формула (12) отличается от современной формулы (6).

Выводы:

1. Существующие формулы (1 и 2) для определения КПД цикла Карно ошибочны; получена правильная формула (5).

2. Применение существующих формул (6 и 7) для расчета термического КПД тепловых машин является ошибкой; получены точные формулы (11 и 12)

Литература:

1. К.В. Глаголев, А.Н. Морозов ФИЗИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА, М., МГТУ, 2007, с. 90. http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/texthtml/ch3_2.htm

2. Там же, с. 95. http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom2/ch3/texthtml/ch3_1.htm

Библиографическая ссылка

Брусин Л.Д., Брусин С.Д. АНАЛИЗ ЦИКЛА КАРНО И ТЕРМИЧЕСКОГО КПД ТЕПЛОВЫХ МАШИН // Научный электронный архив.
URL: http://econf.rae.ru/article/6287 (дата обращения: 16.07.2019).



Сертификат Получить сертификат

КОММЕНТАРИИ К ПУБЛИКАЦИИ – 55

Михаил
23:55, 19 декабря 2014
Похоже у автора кто-то "украл" понятия "внутренняя энергия" (U), "энтропия" (S) и то, что тепло (Q) не только можно подводить, но и нужно (обязаны) отводить. Отсюда эта страшная каша и подмена в понятиях.

1. Формула (3):
а) Процесс 4 - 1 это не подвод тепла (Q), а затраты механической энергии (А) в адиабатном процессе приводящее к увеличению внутренней энергии "газообразного тела" с поднятием Т но без увеличения S (это обратимый процесс : 4-1-4-1-4-1... и т.д.).
Кстати, почему забыли про процесс 2 - 3?, здесь "возвращается" энергия, падает температура, уменьшается внутренняя энергия "тела"? (все правильно, dQ=0? dA=dU).
б) Процесс 1 - 2 подвод тепла Q1=А1 с совершением работы (кстати, это не самый выгодный процесс "подвода теплоты-получения работы" из точки 1, но из-за ограничений по Т1=конст., улучшать (варианты: Р1=конст. или V1=конст.) нельзя. Поэтому приходится увеличивать объём в режиме "тупого" увеличения энтропии.
в) про 2 - 3 сказано, но и там есть есть момент по поводу точки 3 ( Р3
Михаил
23:57, 19 декабря 2014
Похоже у автора кто-то "украл" понятия "внутренняя энергия" (U), "энтропия" (S) и то, что тепло (Q) не только можно подводить, но и

нужно (обязаны) отводить. Отсюда эта страшная каша и подмена в понятиях.

1. Формула (3):
а) Процесс 4 - 1 это не подвод тепла (Q), а затраты механической энергии (А) в адиабатном процессе приводящее к увеличению

внутренней энергии "газообразного тела" с поднятием Т но без увеличения S (это обратимый процесс : 4-1-4-1-4-1... и т.д.).
Кстати, почему забыли про процесс 2 - 3?, здесь "возвращается" энергия, падает температура, уменьшается внутренняя энергия "тела"?

(все правильно, dQ=0? dA=dU).
б) Процесс 1 - 2 подвод тепла Q1=А1 с совершением работы (кстати, это не самый выгодный процесс "подвода теплоты-получения работы"

из точки 1, но из-за ограничений по Т1=конст., улучшать (варианты: Р1=конст. или V1=конст.) нельзя. Поэтому приходится увеличивать

объём в режиме "тупого" увеличения энтропии.
в) про 2 - 3 сказано, но и там есть есть момент по поводу точки 3 ( Р3
Михаил
23:58, 19 декабря 2014
(продолжаем...)
в) про 2 - 3 сказано, но и там есть есть момент по поводу точки 3 ( Р3
Михаил
00:00, 20 декабря 2014
г) Ещё один крупный пассаж: Q2 ! (почему +Q2 в формуле ?) это не тепло которое нужно подвести, а которое вы обязаны отвести!

(забрать у тела -Q2 !), уменьшить энтропию тела! иначе вы не попадете в точку 4 из точки 3.

2. Как с такими вводными уравнения (3) можно что-то решать? С работой (А) аналогичные "шедевры".
Это какой-то околонаучный троллинг!!! Далее без комментариев, как серьезно можно обсуждать ЭТО?
Apassethypest
03:04, 30 июля 2018
car insurance quotes car insurance cheap aarp car insurance compare car insurance | https://wecarinsurance.us.com/ - geico car insurance https://wecarinsurance.us.com/ - usaa car insurance quote
gaxavadly
08:00, 2 августа 2018
betfair online casino play online casino online gambling casino foxwoods online casino | https://onlinecasinoflow.com/ - real money casino https://onlinecasinoflow.com/ - empire city online casino
Apesitrerce
17:52, 2 августа 2018
free online casino online casino games online casino real money play online casino | https://onlinecasinobiggs.com/ - online casino sites https://onlinecasinobiggs.com/ - play casino
Apesitrerce
19:36, 2 августа 2018
real money casino best online casinos play online casino casino games | https://onlinecasinobiggs.com/ - casino bonus https://onlinecasinobiggs.com/ - casino games
Apesitrerce
21:22, 2 августа 2018
parx online casino parx online casino online casinos for us players online casinos for us players | https://onlinecasinobiggs.com/ - betfair online casino https://onlinecasinobiggs.com/ - online casino real money
Apesitrerce
22:59, 2 августа 2018
empire city online casino casino play casino games best online casino | https://onlinecasinobiggs.com/ - online casinos https://onlinecasinobiggs.com/ - real casino
baloloord
00:05, 3 августа 2018
online casino games online gambling casino best online casino mgm online casino | https://onlinecasinodd.com/ - tropicana online casino https://onlinecasinodd.com/ - online casino real money
baloloord
01:56, 3 августа 2018
mgm online casino empire city online casino online casino real money online gambling casino | https://onlinecasinodd.com/ - casino online slots https://onlinecasinodd.com/ - casino real money
baloloord
09:02, 3 августа 2018
online casino slots free online casino borgata online casino betfair online casino | https://onlinecasinodd.com/ - casino games https://onlinecasinodd.com/ - foxwoods online casino
gaxavadly
19:45, 3 августа 2018
online gambling real money casino play online casino online casino sites | https://onlinecasinoflow.com/ - borgata online casino https://onlinecasinoflow.com/ - tropicana online casino
ScorgoGob
16:41, 4 августа 2018
stn play online casino foxwoods casino online jackpot party casino facebook bovada casino | https://onlinecasinopalm.com/ - casino slot https://onlinecasinopalm.com/ - ilani casino
ScorgoGob
18:25, 4 августа 2018
seneca niagara casino online casino no deposit bonus casino online high five casino slots | https://onlinecasinopalm.com/ - hollywood casino online facebook https://onlinecasinopalm.com/ - gambling online
ScorgoGob
20:12, 4 августа 2018
casino play play casino casino slot jackpot party casino slots on facebook | https://onlinecasinopalm.com/ - gsn casino https://onlinecasinopalm.com/ - posh casino
Apassethypest
20:29, 4 августа 2018
best online casino zone online casino casino real money casino blackjack | https://onlinecasinospark.com/ - play online casino https://onlinecasinospark.com/ - caesars online casino
Apassethypest
00:04, 5 августа 2018
online casino real money free online casino foxwoods online casino caesars online casino | https://onlinecasinospark.com/ - online gambling https://onlinecasinospark.com/ - online casino games
Apassethypest
03:27, 5 августа 2018
parx online casino borgata online casino borgata online casino online casinos | https://onlinecasinospark.com/ - free online casino slots https://onlinecasinospark.com/ - online gambling
ScorgoGob
03:40, 5 августа 2018
parx online casino best online casino online casino sites casino games | https://onlinecasinopalm.com/ - zone online casino https://onlinecasinopalm.com/ - foxwoods online casino
ScorgoGob
05:21, 5 августа 2018
play casino online casinos for us players slots for real money online casino sites | https://onlinecasinopalm.com/ - online casino bonus https://onlinecasinopalm.com/ - online casino sites
Apassethypest
06:23, 5 августа 2018
online casino sites casino online slots online casino real money real casino | https://onlinecasinospark.com/ - free online casino slots https://onlinecasinospark.com/ - casino games
Apassethypest
07:48, 5 августа 2018
real casino online gambling online casinos online casino games | https://onlinecasinospark.com/ - parx online casino https://onlinecasinospark.com/ - foxwoods online casino
sweambkak
14:26, 5 августа 2018
betfair online casino play casino free online casino zone online casino | https://onlinecasinoassist.com/ - play online casino https://onlinecasinoassist.com/ - online casino bonus
gaxavadly
14:31, 5 августа 2018
online casinos free online casino slots play casino mgm online casino | https://onlinecasinoflow.com/ - online gambling casino https://onlinecasinoflow.com/ - slots for real money
sweambkak
16:03, 5 августа 2018
best online casinos online gambling casino bonus play online casino | https://onlinecasinoassist.com/ - free online casino https://onlinecasinoassist.com/ - free online casino slots
gaxavadly
16:12, 5 августа 2018
casino blackjack tropicana online casino real casino caesars online casino | https://onlinecasinoflow.com/ - foxwoods online casino https://onlinecasinoflow.com/ - casino real money
sweambkak
17:40, 5 августа 2018
casino online slots caesars online casino online casino gambling caesars online casino | https://onlinecasinoassist.com/ - best online casino https://onlinecasinoassist.com/ - real casino
gaxavadly
17:50, 5 августа 2018
casino play casino online slots free online casino online casino gambling | https://onlinecasinoflow.com/ - online casino slots https://onlinecasinoflow.com/ - online gambling
sweambkak
19:14, 5 августа 2018
online casino games online casino gambling online casinos foxwoods online casino | https://onlinecasinoassist.com/ - parx online casino https://onlinecasinoassist.com/ - online casino games
gaxavadly
19:27, 5 августа 2018
play online casino zone online casino play casino real casino | https://onlinecasinoflow.com/ - online casino games https://onlinecasinoflow.com/ - free online casino slots
honsyrointy
01:48, 6 августа 2018
casino blackjack empire city online casino play online casino best online casinos | https://onlinecasinosiri.com/ - casino play https://onlinecasinosiri.com/ - online casino gambling
sinouccusty
01:51, 6 августа 2018
best online casino online gambling casino blackjack online casino sites | https://onlinecasino2018.us.org/ - mgm online casino https://onlinecasino2018.us.org/ - zone online casino
honsyrointy
03:28, 6 августа 2018
free online casino slots parx online casino casino games play casino | https://onlinecasinosiri.com/ - casino online slots https://onlinecasinosiri.com/ - tropicana online casino
sinouccusty
05:07, 6 августа 2018
free online casino free online casino slots mgm online casino real money casino | https://onlinecasino2018.us.org/ - online casino gambling https://onlinecasino2018.us.org/ - parx online casino
sinouccusty
06:37, 6 августа 2018
online casinos for us players online casino gambling parx online casino slots for real money | https://onlinecasino2018.us.org/ - tropicana online casino https://onlinecasino2018.us.org/ - free online casino slots
honsyrointy
10:49, 6 августа 2018
betfair online casino play casino zone online casino online casino real money | https://onlinecasinosiri.com/ - slots for real money https://onlinecasinosiri.com/ - play casino
parolomsfralo
16:23, 6 августа 2018
parx online casino free online casino betfair online casino best online casinos | https://onlinecasinotouch.com/ - play online casino https://onlinecasinotouch.com/ - play online casino
parolomsfralo
19:29, 6 августа 2018
online gambling casino real money real casino parx online casino | https://onlinecasinotouch.com/ - casino online slots https://onlinecasinotouch.com/ - best online casinos
parolomsfralo
01:15, 7 августа 2018
casino online slots casino games real money casino virgin online casino | https://onlinecasinotouch.com/ - casino online slots https://onlinecasinotouch.com/ - play casino
parolomsfralo
02:47, 7 августа 2018
borgata online casino slots for real money best online casino parx online casino | https://onlinecasinotouch.com/ - casino games https://onlinecasinotouch.com/ - best online casino
Apesitrerce
02:58, 7 августа 2018
borgata online casino casino bonus casino blackjack mgm online casino | https://onlinecasinobiggs.com/ - casino play https://onlinecasinobiggs.com/ - betfair online casino
Apesitrerce
04:28, 7 августа 2018
mgm online casino free online casino slots caesars online casino online gambling | https://onlinecasinobiggs.com/ - casino play https://onlinecasinobiggs.com/ - betfair online casino
Apesitrerce
05:59, 7 августа 2018
real casino play casino online casino bonus online casinos for us players | https://onlinecasinobiggs.com/ - casino online slots https://onlinecasinobiggs.com/ - real money casino
parolomsfralo
06:50, 7 августа 2018
play online casino play casino zone online casino play online casino | https://onlinecasinotouch.com/ - online gambling casino https://onlinecasinotouch.com/ - parx online casino
nomemayobby
13:44, 7 августа 2018
borgata online casino online casino slots online casino real money online casinos for us players | https://onlinecasinounit.com/ - virgin online casino https://onlinecasinounit.com/ - play casino
baloloord
13:46, 7 августа 2018
foxwoods online casino best online casino real casino casino play | https://onlinecasinodd.com/ - online casino slots https://onlinecasinodd.com/ - online gambling casino
nomemayobby
15:31, 7 августа 2018
online gambling casino blackjack casino play parx online casino | https://onlinecasinounit.com/ - empire city online casino https://onlinecasinounit.com/ - casino play
baloloord
21:44, 7 августа 2018
play online casino free online casino virgin online casino casino games | https://onlinecasinodd.com/ - caesars online casino https://onlinecasinodd.com/ - online casino slots
nomemayobby
03:37, 8 августа 2018
online gambling casino free online casino slots virgin online casino online gambling | https://onlinecasinounit.com/ - casino games https://onlinecasinounit.com/ - free online casino slots
NugMouttrok
16:34, 8 августа 2018
tropicana online casino best online casino online casino games casino real money | https://onlinecasinoally.com/ - free online casino https://onlinecasinoally.com/ - slots for real money
NugMouttrok
18:02, 8 августа 2018
parx online casino betfair online casino casino real money foxwoods online casino | https://onlinecasinoally.com/ - best online casino https://onlinecasinoally.com/ - online casino sites
FepEveddy
19:17, 8 августа 2018
slots for real money online casino sites online casinos slots for real money | https://onlinecasinoplay.us.org/ - casino real money https://onlinecasinoplay.us.org/ - online gambling
NugMouttrok
19:27, 8 августа 2018
slots for real money play online casino online casino games parx online casino | https://onlinecasinoally.com/ - online casino gambling https://onlinecasinoally.com/ - casino bonus

Добавить комментарий

Ваше имя
Текст комментария
Антиспам проверка