Оценка термодинамической эффективности теплосилового двигателя

Оценка термодинамической эффективности теплосилового двигателя

Вариант 17

Провести оценку с использованием математической модели Карно для термодинамического коэффициента

1 вариант. Исследовать зависимость термодинамического коэффициента от температуры окружающей среды. Диапазон от -60 С0 до +55 С0. Температура горячего источника 550 С0.

t= -60

t= -40

t= -20

t= 0

t= 20

t= 40

t= 55

Tg = 550+273 = 823(K)

KPD = [pic 1]

KPD=,(0,72),(0,69),(0,67),(0,64),(0,62),(0,6)[pic 2]

T0= 213K; 233K; 253K; 273K; 293K; 313K; 328K

При увеличении температуры от -60 до -40, КПД уменьшается от 0,74 до 0,72.

От -40 до -20, КПД уменьшается до 0,69.

В точке 0 0С КПД равно 0,67. Из этого следует, что с увеличением температуры окружающей среды термодинамический коэффициент уменьшается. Он зависит от температуры окружающей среды и горячего источника. Равен отношению температуры окр. среды к температуре горячего источника. Следовательно он меньше единицы и является положительным. Так же нужно отметить, что теплосиловой двигатель как термодинамическая система, служит для преобразования тепла в работу.

Математической моделью идеального теплосилового двигателя является известное из технической термодинамики аналитическое выражение первой теоремы Карно:

KPD = 1-(Т0/Tg)

Построим графическую зависимость термодинамического коэффициента от температуры окружающей среды в диапазоне от -60 0С до +55 0С. Температура горячего источника 550 0С.

[pic 3]

Вывод: чем выше термодинамический коэффициент, тем ниже температура окружающей среды.

2вариант. Исследование зависимости термодинамического коэффициента от температуры горячего источника. Диапазон от 1200С0 до 500С0. Температура окружающей среды  50 0С

Tg = 500

Tg=600

Tg=700

Tg=800

Tg=900

Tg1000

Tg=1100

Tg=1200

KPD= [pic 4]

KPD= (0,58) (0,63) (0,66) (0,7) (0,72) (0,75) (0,76) (0,78)

[pic 5]

Из графической зависимости следует:

При КПД равным от 0,58 до 0,63 Тг увеличивается от 500 до  600, при температуре окружающей среды 50.

При КПД равным от 0,63 до 0,66 Тг также увеличивается от 600 до 700.

Из этого можно сделать вывод о том, что термодинамический коэффициент прямо пропорционален температуре горячего источника.

В термодинамике цикл Карно или процесс Карно — это идеальный круговой процесс, состоящий из двух адиабатных и двух изотермических процессов. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу за счёт обмена теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником.