Obiegi termodynamiczne

Obiegiem termodynamicznym nazywamy zespół kolejnych przemian termodynamicznych, odbywających się w układzie zamkniętym, charakteryzujących się tym, że koniec ostatniej przemiany pokrywa się z początkiem pierwszej przemiany.

Jeżeli na wykresie p-v lub T-s punkt odpowiadający kolejnym stanom czynnika przemieszcza się w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara, to taki obieg nazywamy prawobieżnym. W przeciwnym przypadku obieg nazywamy lewobieżnym. Obiegi prawobieżne to obiegi silników i siłowni cieplnych, natomiast obiegi lewobieżne przedstawiają pracę chłodziarek i pomp ciepła.

W każdym obiegu można wyróżnić dwie pary charakterystycznych punktów (lub odcinków): punkty zwrotne i punkty adiatermiczne. Punkty zwrotne dzielą obieg na linię ekspansji (oddawania pracy do otoczenia) i linię kompresji (pobierania pracy z otoczenia). Punkty adiatermiczne (izentropowe) dzielą obieg na część, w której ciepło jest pobierane z otoczenia oraz część, w której ciepło jest oddawane do otoczenia.

Obieg jest odwracalny, jeżeli wszystkie przemiany wchodzące w jego skład są odwracalne.

Bilans energetyczny obiegu

(1)

Dla całkowitej liczby cykli

(2)

(2) do (1)

(3)

(4)

(5)

(4) i (5) do (3)

(6)

(7)

(7) do (6)

(8)

Dla obiegów prawobieżnych

(9)

Dla obiegów lewobieżnych

(10)

Sprawność termiczna obiegu

(11)

Obieg prawobieżny

- silnik i siłownia

(12)

Obieg lewobieżny

• chłodziarka

(13)

- pompa ciepła

(14)

TERMODYNAMICZNY OBIEG, obieg cieplny, dawniej cykl cieplny, zespół przemian termodynamicznych, po których układ termodynamiczny wraca do stanu początkowego; graf. obrazem obiegu termodynamicznego (› termodynamiczny wykres) jest linia zamknięta. Pracy wykonanej w obiegu termodynamicznym odpowiada na wykresie p, v (ciśnienie, objętość właściwa) lub T,S (temperatura bezwzględna, entropia) pole zawarte między krzywymi przedstawiającymi poszczególne przemiany obiegu. Kierunek zachodzenia przemian obiegu termodynamicznego w przypadku silnika cieplnego jest zgodny z kierunkiem ruchu wskazówek zegara (obieg termodynamiczny prosty, zw. też prawobieżnym ), w przypadku maszyny roboczej, urządzenia chłodniczego lub pompy cieplnej — jest przeciwny do tego kierunku (obieg termodynamiczny wsteczny, zw. też lewobieżnym lub chłodniczym ); w obiegu termodynamiocznym prostym średnia temperatura podczas pobierania ciepła, doprowadzonego z zewnątrz do czynnika › termodynamicznego, jest wyższa niż podczas jego oddawania, w obiegu termodynamicznym wstecznym — jest niższa podczas pobierania ciepła niż podczas oddawania. Sprawność energ. obiegu prostego jest określona stosunkiem pracy wykonanej przez układ do doprowadzonego z zewnątrz ciepła, sprawność obiegu wstecznego — stosunkiem pobranego ciepła do wykonanej pracy. Dla określonego zakresu temperatury największą sprawność ma cykl › Carnota. W przypadku każdego silnika lub maszyny cieplnej, działających w sposób ciągły lub okresowy, można utworzyć teoret. obieg, zw. obiegiem porównawczym, z którym porównuje się obieg rzeczywisty; w obiegach porównawczych silników spalinowych tłokowych spalanie paliwa zastępuje się umownie doprowadzeniem ciepła: przy stałej objętości — w obiegu Otta (1866) i A. Beau de Rochas (1862), przy stałym ciśnieniu — w obiegu Diesla (1893), oraz częściowo przy stałej objętości, a częściowo przy stałym ciśnieniu — w obiegu Sabathégo (Seiligera). W obiegach porównawczych silników spalinowych turbinowych i odrzutowych ciepło jest odprowadzane przy stałym ciśnieniu; w obiegu Braytona (1850) ciepło jest doprowadzane przy stałym ciśnieniu, a w obiegu Humphreya — przy stałej objętości. W obiegach silników spalinowych turbinowych może być zastosowane sprężanie z chłodzeniem międzystopniowym i stopniowe rozprężanie z podgrzewaniem międzystopniowym, np. realizowane jako dopalanie w silnikach odrzutowych. Obiegiem porównawczym siłowni parowej z turbiną jest obieg Clausiusa-Rankine'a, a obiegiem porównawczym siłowni parowej z silnikiem tłokowym — obieg Meyera.

F-Obiegi.doc / 5

01-11-05 09:58

---