Curs Termotehnica (7)
-
Upload
resmelita-george -
Category
Documents
-
view
214 -
download
0
Transcript of Curs Termotehnica (7)
TERMOTEHNICACURS 8
Analiza ciclurilor
termodinamice Pentru ca o maşină termică să poată
produce un efect util in mod continuu,
aceasta trebuie sa parcurgă in mod ciclic
o succesiune de transformări
termodinamice. O astfel de succesiune de
transformari termodinamice reprezintă un
ciclu termodinamic.
Prima etapă in modelarea funcţionării
unei maşini termice constă in asocierea
unui ciclu termodinamic. Astfel maşina cu
abur cu piston funcţionează după ciclul
Carnot, motorul cu aprindere prin scanteie
dupa ciclul Beau de Rochas – Otto
s.a.m.d.
Analiza ciclurilor
termodinamice
Fie un ciclul termodinamic oarecare reprezentat in figura
alăturata. Se observa ca o caracteristica fundamentala a unui
ciclu termodinamic consta in faptul ca, in urma parcurgerii unei
serii de transformări termodinamice sistemul revine periodic la
starea iniţiala.
Ţinând seama de aceasta caracteristică in aplicarea
Principiului I al termodinamicii la un astfel de sistem, obţinem
succesiv:
Analiza ciclurilor
termodinamice In consecinţă, ultima ecuaţie ne permite să
evaluăm lucrul mecanic net efectuat sau
consumat pe ciclu pe baza analizei fluxurilor
de căldură primite si cedate de sistem sau
sa verificam identificarea tuturor formelor de
energie schimbate de maşina pe un ciclu.
Daca ciclul se traseaza in coordonate p-V
(diagrama dinamica), aria marginita de
grafic reprezinta lucrul mecanic net efectuat
sau consumat pe ciclu.
Daca ciclul se traseaza in coordonate T-S,
aria marginita de grafic reprezinta caldura
neta primita sau cedata pe ciclu.
Analiza ciclurilor
termodinamice Daca ciclul se deruleaza in sens orar (anti-trigonometric)
ciclul este asociat unei masini termice motoare care are
ca scop producerea de lucru mecanic.
Daca ciclul se deruleaza in sens anti-orar (trigonometric)
ciclul este asociat unei masini termice generatoare care
are ca scop transferul caldurii de la o sursa rece la o sursa
calda pe baza consumului de lucru mecanic.
Daca scopul principal al masinii este de a prelua caldura
Q2 de la sursa rece, atunci avem o masina sau instalatie
frigorifica.
Daca scopul principal al masinii este de a transfera
caldura Q1 la sursa calda, atunci avem o pompa de
caldura.
1) Masina termica motoare
SC- sursa calda.
SR- sursa rece.
Definim ca indice de performanta randamentul motorului:
unde Q1 reprezinta energia consumata si L ciclu reprezinta energia utila.
Masina termica generatoare
Definim eficienta frigorifica care caracterizează
eficienta instalatiilor frigorifice ca fiind raportul
dintre căldura preluata de la sursa rece si lucrul
mecanic pe ciclu consumat:
In cazul pompelor de căldura se defineşte eficienta pompelor de căldura ca fiind raportul dintre căldura care se transfera la sursa calda (efectul util) si lucrul mecanic consumat pe ciclu:
Alte consecinte ale
Principiului I
Determinarea legilor de evolutie a proceselor termodinamice si calculul caldurii si a lucrului schimbate cu mediul exterior.
Se numeste transformare termodinamica, procesul pe parcursul caruia sistemul termodinamic isi schimba starea si se evidentiaza prin schimbarea valorilor parametrilor de stare. Un proces termodinamic incepe de la o stare de echilibru initiala si se finalizeaza cu o stare de echilibru finala.
Pentru a putea urmari evolutia unui sistem in termodinamica este necesar ca sistemul sa parcurga stari intermediare de echilibru. O astfel de transformare se numeste transformare cvasistatica.
Transformarile care vor face subiectul acestui curs vor fi transformari cvasistatice.
Pentru a putea aplica acest model de transformare la transformarile reale, este necesar ca sa se faca abstractie de factorul timp.
Alte consecinte ale
Principiului I Forma generala a unei transformari de stare pentru gazul
perfect (in sens cvasistatic) este:
Astfel, fie un gaz perfect de masa m, inchis intr-o incinta si care parcurge o transformare de la o stare 1 la o stare 2. Pentru cele doua stari se poate scrie ecuatia de stare dupa cum urmeaza:
De unde se obtine:
Deci, ecuatia transformarii generale a unui gaz perfect are forma următoare:
Transformarile termodinamice pot fi simple sau complexe. Forma cea mai complexa a tranformarilor termodinamice a gazelor perfecte este transformarea politropica.
.ctT
pV
Legea transformarii
politropice
Se numeste transformare politropica, transformarea termodinamica pe parcursul careia sistemul schimba atat caldura cat si lucru mecanic cu mediul inconjurator. Pentru a determina legea transformarii politropice se scriu urmatoarele ecuatii:
Legea transformarii
politropice
Legea transformarii
politropice
Legea transformarii
politropiceSe particularizeaza transformarea politropica pentru celelalte transformarisimple ale gazelor perfecte.
ctvpctvpn n 11
ctpctpvn n 0
ctpvctpvn n 1
ctpvctpvc
ckn kn
v
p adiabatic)(exponent
Daca (izocora).
(izobara).
(izoterma).
(adiabatica).
Daca
Daca
Daca
Calculul caldurii in
transformarea politropica
Calculul lucrul mecanic in
transformarea politropica
Calculul lucrul mecanic in
transformarea politropica
Transformările gazului
perfect
Transformările gazului
perfect
Transformările gazului
perfect
Transformările gazului
perfect