Цикл и теоремы Карно.

Циклом Карно называется круговой цикл, состоящий из 2-х изотермических и из 2-х адиабатных процессов. Обратимый цикл Карно в p,υ- и T,s- диаграммах показан на рис.3.1.

1-2 – обратимое адиабатное расширение при s₁=Const. Температура уменьшается от Т₁ до Т₂.
2-3 – изотермическое сжатие, отвод теплоты q₂ к холодному источнику от рабочего тела.
3-4 – обратимое адиабатное сжатие при s₂=Const. Температура повышается от Т₃ до Т₄.
4-1 – изотермическое расширение, подвод теплоты q₁ к горячего источника к рабочему телу.
Основной характеристикой любого цикла является термический коэффициент полезного действия (т.к.п.д.).

h_t = L_ц / Q_ц , (3.1)

или

h_t = (Q₁ – Q₂) / Q₁ .

Для обратимого цикла Карно т.к.п.д. определяется по формуле:

h_tк = (Т₁ – Т₂) / Т₁ . (3.2)

Отсюда следует 1-я теорема Карно:
|| "Термический к.п.д. обратимого цикла Карно не зависит от
|| свойств рабочего тела и определяется только температурами
|| источников".
Bиз сравнения произвольного обратимого цикла и цикла Карно вытекает 2-я теорема Карно:
|| "Обратимый цикл Карно является наивогоднейшим циклом в || заданном интервале температур"
Т.е. т.к.п.д. цикла Карно всегда больше т.к.п.д. произвольного цикла:
h_tк > h_t . (3.3)

Непрерывная работа холодильной машины осуществляется за счёт обратного термодина-мического цикла, в котором теплота, отдаваемая окружающей среде Q₁ равна сумме теплоты, отводимой от охлаждаемого тела Q_о и работы, затраченной на совершение цикла L_ц : Q₁=Q_о+L_ц (3.4)

Эффективность цикла холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом ε= Q_о/ L_ц = Q_о/ (Q₁- Q_о) (3.5)

В заданном интервале температур обратимый холодильный цикл Карно имеет наибольший холодильный коэффициент. Благодаря хорошим энергетическим и удельным показателям по габаритным размерам и массе широкое распространение получили парокомпрессионные холодильные установки, в которых в парообразном состоянии холодильный агент сжимается компрессором и направляется в конденсатор, где конденсируется, отдавая тепло Q_о и тепло, эквивалентное работе компрессора L_к. Затем в дросселе происходит падение давления хладагента до давления кипения. Хладагент вскипает, при этом от поверхности испарителя отводится тепло за счёт охлаждения воздуха в камере холодильника. Пары из испарителя откачиваются компрессором и цикл завершается.