Обобщённый цикл Карно(оцк)

ОЦК отличается от известного цикла Карно(ЦК) тем, что в нём адиабатические процессы, протекающие по эквидистантным(экви – равно, дистанция – расстояние; эквидистантные - равноотстояшие ) линиям между изотермами, заменены на два других термодинамических процесса, также протекающих по эквидистантным линиям, например, изобарических, изотермических.

ОЦК обладает рядом практических преимуществ перед ЦК:

1. Теоретически имеет ту же величину и рассчитывается по той же формуле, что и КПД ЦК.

2. Может быть практически реализован в соответствующих конструкциях тепловых машин, так как ОЦК имеют значительно меньшие величины максимальных давлений в цилиндре двигателя.

3. Обеспечение сопоставимого значения КПД в ОЦК и ЦК достигается использованием в ОЦК регенерации теплоты в процессе расширения и использования её в процессе подвода теплоты в следующем цикле.

В реальном же процессе, в отличие от ЦК, процесс регенерации сопровождается диссипацией теплоты в регенераторе, что будет способствовать уменьшению КПД ОЦК.

5.6. Эксергия

Максимальная полезная работа, которая может быть получена в цикле Карно, в другом идеальном цикле, если процесс отвода теплоты и рабочего тела будет осуществлён на уровне параметров окружающей среды. В этом случае подведенная в цикл энергия является суммой максимально возможной полезной работы(эксергии) и части энергии, которая при параметрах окружающей среды принципиально не может быть превращена в полезную работу(анергии), так как должна быть в соответствии со 2-м началом термодинамики отведена в ОС. Таким образом, при рассмотрении эксергии и анергии определяющее значение имеет ОС. Термодинамическими параметрами ОС являются температура Т₀ и давление р_о.

Характеристиками энергетического преобразования энергии в термодинамике являются: для поточных процессов - энтальпия, для замкнутых процессов - внутренняя энергия, для тепловых процессов - теплота. Все указанные виды энергии не могут быть полностью преобразованы в полезную работу и сопровождаются утратой части энергии при взаимодействии преобразующей системы с ОС.

При использовании понятия эксергии необратимые взаимодействия энергетической системы с ОС могут быть разделены на потенциально возвращаемые в реализуемый цикл и невозвратные ни при каких усовершенствованиях преобразователя. В целом все процессы, связанные с диссипацией, деградацией и т.д. энергии суммарно в данном случае называются анергией.

Таким образом подводимая энергия равна сумме эксергии Е_х и анергии А, т.е. Е = Е_х + А. Анергия определяется как А = П_в + П_н, где П_н восполнимая при соответствующих условиях часть энергии, которая может быть превращена в эксергию, и П_п принципиально невосполнимая, полностью утрачиваемая часть энергии.

На практике используют удельную эксергию: е_хq - теплоты, е – потока вещества(рабочего тела) и замкнутого объёма(например, в цилиндре ДВС при сжатии и расширении) е_v.

Формулы для расчёта эксергии:

е_хq = q(1 – T₀/T)

e = i – i₀ - T₀(s – s₀)

е_v = u – u₀ - T₀(s – s₀) + p₀(v – v₀)