Scopul lucrarii:Insusirea metodicii de analiza a eficientei termodinamice a ciclurilor conform diagramelor termodinamice

1.1 Continutul lucrarii

1)Clasificati particularitatile proceselor termodinamice din care este alcatuit ciclul ce se studiaza.Atrageti atentia la directia actiunilor termice in aceste procese.2)Determinati valorile temperaturii medii termodinamice in procesele reversibile de schimb a caldurii dupa diagrama T-S.3)Calculati randamentul termic al ciclului termodinamic ori al altui ciclu direct,propus de lector.4)Calculati coeficientul frigorific al instalatiei frigorifere cu compresie sau al altiu ciclu indirect.5)Cu ajutorul MEC,cercetati dependenta eficientei termodinamice a ciclului de parametric in punctele caracteristice in corespundere cu sarcina trasata de lector.

3.2 Calcularea randamentului termic al ciclului direct

Ciclul direct Rankine în diagrama T-s (fig. 1.1) este ciclul ideal al instalaţiei de forţă cu vaporii.Corpul de lucru este apa ce suportă transformări fizice.Curba a-k (curba limita din stînga) corespunde stării lichidului saturat, iar curba k-e (curba limită din dreapta) corespunde stării vaporilor uscaţi saturaţia.Căldură se transmite apei la o presiune constantă în procesul 3-4-5-1. Conform principiului al doilea al termodinamicii, entro¬pia corpului de lucru în acest proces creşte. Săgeata pe desen arată direcţia procesului.În procesul 1-2 fără schimb de căldură cu alte corpuri (proces adiabatic) are loc destinderea vaporilor de apă şi efectuarea lucrului a. În procesul 2-3 la presiune constan¬tă are loc evacuarea căldurii q de la corpul de lucru (entropia tn acest caz descreşte).

1.1- Ciclul Rsakine cu vapori supraîncălziţi

Caracteristica de bază a eficienţei termice a ciclului termomecanic direct este randamentul termic. Randamentul termic al ciclu¬lui se numeşte raportul lucrului efectuat în ciclu la cantitatea totala de căldură transferată corpului de lucru în ciclu:ηt=ac/q1. Conform primului principi-a al temodinamicii, ac=q1-q2

Prin urmare: ηt=(q1-q2)/q1= 1-q2/q1.

Oricărui ciclu reversibil îi corespunde aşa numitul ciclu echi¬valent Carnot, eficiența termodinamică a căruia este egală cu eficienţa ciclului dat, adică ηt= ηtc.Ciclul echivalent Carnot 1-2-3-4(fig 3.1) prezintă ciclul Carnot,realizat între două surse de căldură cu temperaturi egale temperaturilor termodinamice medii, respectiv în procesul de aport Tm1 şi evacuare Tm2 de caldură. Temperatura medie termodinamică se numeşte temperatura unui aşa proces izotemic convenţional, la care căldura șă variaţia entropiei sînt egale cu mărimile respective din procesul cercetat. Pentru ciclul, presentat pe fig.1.1 în corespundere cu defini¬ţia temperaturii medii termodinamice avem:

q1 = Tm1(s1-s2)= Tm1Δsq2 = Tm2(s2-s3)= Tm2Δs

Prin urmare, randamentul termic al oricarui ciclu poate fi determinat dupa Tm1 si Tm2:

ηt= 1- q2/q1 = 1-Tm2/Tm1

Daca masuram cu planimetrul suprafata F1 ce corespunde procesului de aport de caldura (fig 1.1, suprafata m-3-4-5-1-n-m) si F2 ce corespunde procesului de evacuare a caldurii q2 (fig 1.1, suprafata n-2-3-m-n), atunci determinam Tm1 si Tm2:

Tm1 = q1/Δs1= F1*mt /(lΔs),Tm2 = q2/Δs2= F2*mt /(lΔs),

unde mt este scara dupa axa temperaturii, K/m ; lΔs- lungimea segmentului m-n, m.Astfel, calcularea randamentului termic al oricarui ciclu (reversibil) se reduce la

determinarea temperaturilor Tm1 si Tm2. Pentru a kontrola calculelem poate fi determinat randamentul termic al ciclului conform

formulei principale:

ηt = = =

Suprafetele F1 si F2 se gasesc cu ajutorul planimetrului dupaciclurile din diagram T-s (fig 1.1).

Studentii specialitatii “Automobile si gospodarii auto” compara valorile primate ale gradamentului cu rezultatele obtinute la calculare dupa formula cu ciclul Trincier:

ηt = 1- ,

unde ξ0 este raportul de comprimare; λ- raportul de crestere a presiunii; ρ – raportul de destindere izobara.

Valorile ξ, λ, ρ, k si specia gazului sunt aratate in diagramele corespunzatoare T-s

1.3Calcularea coeficientului frgorific

Eficacitatea ciclului indirect(fig.1.2) se caracterizeaza cu ajutorul coeficientului frigorific,care prezinta raportul cantitatii de caldura q2 evacuata de la corpurile racite catre lucrul cheltuit pentru realizaea ciclului:

ξ = q2/ac = q2/(|q1| - q2)

FIGURA 1.2 Ciclul indirect al instalatiei frugorifice cu compresie de abur si detector

Compararea eficacitatilor diferitor cicluri poate fi facuta cu ajutorul ciclului echivalent Carnot indirect,adica cu ajutorul ciclului construit in intervalul de temperature medii termodinamice Tm1 si Tm2.Caldura aportata este q2,caldura evacuate este q1.Pentru ciclul prezentat in fig.1.2,in corespundere cu difinitia temperaturii medii termodinamice avem: |q1| = Tm1 * (S4 – S1) = Tm1 *Δs q2 = Tm2 * (S3 – S2) = Tm2 *Δs

Prin urmare,coeficientul frigorific poate fi determinat dupa Tm1 si Tm2:

ξ =

Daca masuram cu planimetrul suprafata F2 care corespunde procesului de aport a caldurii q2(fig.1.2 suprafata m-2-3-n-m) si F1 care corespunde procesului de evacuare a caldurii q1(fig.1.2 suprafata n-4-1-m-n),atunci putem calcula Tm1 si Tm2:

Tm1= = * mt ; Tm2= = * mt

Astfel,coeficientul frigorific al oricarui ciclu indirect se calculeaza prin determinarea temperaturii medii termodinamice Tm1 si Tm2.Controlul acestor calcule poate fi indeplinit prin determonarea coeficientului frigorific dupa formula principala:

Suprafata m-2-3-n-m si 1-2-3-4-1 se masoara cu ajutorul planimetrului.