Механическа работа у кругового цикла есть, так как однозначно определяется площадю внутри этой замкнутой кривой, а КПД равно нулю!
Евгений, а тебя такое противоречие не напрягает?
Не очень. Можно до посинения поднимать мешок и ронять на землю. Можно ронять в кузов. Работа - одинакова, КПД в первом случае ноль. Вообще, слово "полезного" - несколько отодвигает это понятие от чистой физики.
Ктсати про энтальпию...составляющая PV относится не к самому рассматриваемому газу в конкретном объёме, а к объёму этого газа помноженному на внешнее давление!!!
А между внешним давлением на газ и внутренним в газе - есть какая-то разница?
Илья, проще все. Энергия - температура. Тут все верно. Берем куб воздуха, при К 300 градусов и 1 атм. Сжимаем до литра и ждем когда остынет до тех же 300 градусов. Температура одна, а энергия той же массы - очевидно разная. Вот и ввели понятие энтальпии, т.е. часть энергии в виде потенциальной расширяющегося газа. Если нет теплопередачи - энтальпия синоним температуры, если есть - тады все что угодно.
А дядьку всеж Клапейроном звали, хотя в школе учили по другому
Если бы я купил их раньше, то труд ИГА даже обсуждать не стал бы!
Илья, не все так просто. Вот для начала. (отсюда
http://www.ibadullaev.ru/forum/viewtopic.php?f=4&t=72 )
Отличия теплотехники по ИГА от традиционной
motor » Вчера, 22:24
Для того, чтобы читателю легче было усвоить содержание книги, мы решили в настоящей статье дать краткий сравнительный анализ того, какие положения действовали в термодинамике и теории рабочих процессов ранее, и какими положениями они заменены.
Термодинамика (Т).
Т. (1): «Термодинамическая система называется закрытой, если ее контрольная поверхность не допускает обмена веществом. Система, которая может обмениваться веществом с окружающей средой, называется открытой. Закрытая система, поверхность которой не допускает обмена энергией, называется изолированной».
ИГА (1): Уточняет определения термодинамических систем.
Термодинамическая система называется закрытой, если ее контрольная поверхность не допускает обмена с окружающей средой веществом, но допускает обмен энергией.
Термодинамическая система, которая допускает обмен с окружающей средой и веществом и энергией, называется открытой.
Закрытая термодинамическая система, контрольная поверхность которой не допускает обмена ни веществом, ни энергией называется изолированной.
-------
Т. (2): Принято допущение о том, что идеальные циклы осуществляются в изолированной термодинамической системе (1).
При переходе к анализу термодинамических разомкнутых циклов понятие открытой системы из термодинамики полностью исчезает. Официальная доктрина термодинамики считает, что разомкнутые циклы осуществляются в закрытой термодинамической системе допускающей обмен с окружающей средой энергией, но не допускающей обмена веществом (2).
Процессы удаления горячих продуктов сгорания в атмосферу и впуска в систему новой порции воздуха (1 - обмен веществом) и удаления в окружающую среду остаточной теплоты и приема нового рабочего тела с другим количеством внутренней энергии (2 - обмен энергией) считаются не существующими. Данные процессы рассматриваются, как отвод теплоты от рабочего тела к холодному источнику.
ИГА (2): Считает, что разделение термодинамических систем на 3 вида (закрытая, открытая и изолированная), по крайней мере, применительно к поршневым тепловым машинам не вызвано необходимостью. В данной сфере закрытая и изолированная системы есть одно и то же. Замкнутые циклы осуществляются в изолированной термодинамической системе (1).
Разомкнутые циклы осуществляются в открытой термодинамической системе, допускающей с окружающей средой обмен и энергией и веществом (2).
-------
Т. (3): Термодинамика считает, что между особенностями цикла и между особенностями термодинамической системы, в которой цикл протекает, нет взаимосвязи. В частности, утверждается, что разомкнутый цикл должен протекать в закрытой системе. Циклы тепловых машин с внешним и внутренним подводом теплоты отличаются друг от друга тем, внутри или вне цилиндра располагается горячий источник.
ИГА (3): Считает, что особенности цикла и термодинамической системы, в которой он протекает, жестко взаимосвязаны. Замкнутый цикл может протекать только в изолированной системе, а разомкнутый цикл может протекать только в открытой системе. Не расположение источника теплоты определяет вид тепловой машины, а вид термодинамической системы определяет расположение источника теплоты и вид тепловой машины.
-------
Т. (4): Термодинамика считает, что существуют следующие виды теплоты: 1. Располагаемая теплота; 2. Теплота, преобразуемая в работу; 3. Теплота, отводимая холодному источнику, к которой относится и теплота, удаляемая в окружающую среду. Причем считается, что теплота, отводимая холодному источнику, есть компенсация, которую в соответствии с требованием второго закона термодинамики система платит за совершение преобразовательного процесса.
ИГА (4): Подразделяет теплоту на следующие виды: 1. Располагаемая теплота – это максимальное количество теплоты (свободной энергии), которую рабочее тело способно принять при совершении цикла без сжатия рабочего тела. 2. Обращаемая теплота – это располагаемая теплота плюс внутренняя энергия рабочего тела при температуре Та. 3. Теплота, преобразуемая в работу. 4. Мертвая энергия (или мертвая теплота) – энергия энтропии рабочего тела при температуре Та, которую в циклах тепловых машин невозможно ни преобразовать в работу, ни отвести к холодному источнику без приложения работы. 5. Теплота компенсации - связываемая веществом рабочего тела свободная энергия, которая при совершении прямого цикла передается в виде компенсации холодному источнику. Теплота компенсации в данном цикле принципиально не может быть преобразована в работу. 6. Остаточная теплота – часть свободной энергии, которую цикл не смог преобразовать в работу и в виду этого она частично передается холодному источнику, частично удаляется в окружающую среду. 7. Неизбежно теряемая теплота - теплота, которую цикл со сжатием рабочего тела неизбежно потеряет при совершении идеального цикла из-за нарушения связи между сжатием и расширением. 8. Лишняя теплота – часть от располагаемой теплоты циклов со сжатием рабочего тела, которая эквивалентна энергии работы сжатия конкретного цикла. Лишняя энергия выполняет отрицательные функции и нейтрализует положительную работу цикла.
-------
Т (5): Термодинамика говорит о подводе теплоты к рабочему телу в циклах, но не определяет, какое количество теплоты в том или ином цикле к рабочему телу можно подвести.
ИГА (5): Выявлена прямая термодинамическая зависимость между количеством энергии, которую цикл способен принять при его осуществлении без сжатия рабочего тела и энергией, которую рабочему телу можно сообщить при осуществлении цикла со сжатием рабочего тела. Согласно данной зависимости максимальную экономичность от цикла со сжатием рабочего тела можно получить при условии, если суммарное количество сообщаемой рабочему телу энергии (энергия работы сжатия плюс энергия подводимой теплоты) не превысит количество располагаемой теплоты того же цикла без сжатия рабочего тела.
-------
Т. (6): По второму закону термодинамики процесс преобразования теплоты в работу без компенсации невозможен. Каковы «размеры» или «цена» компенсации было неизвестно.
ИГА (6): 1. Выявлена прямая термодинамическая зависимость, согласно которой мертвая энергия энтропии рабочего тела при температуре Та, эквивалентна свободной энергии, которую вещество рабочего тела связывает в себе для компенсации процесса преобразования теплоты в работу. На основе данной зависимости второй закон термодинамики обрел математическое количественное выражение. Стало возможным точно рассчитать максимально возможные количественные показатели экономичности циклов тепловых машин. Создана методика математического расчета и термодинамическая модель эталонного цикла второго закона термодинамики – цикл «Залина».
2. Установлено, что количество теплоты компенсации не зависит от степени сжатия цикла, а зависит только от количества подводимой теплоты и энергии рабочего тела при температуре Та. Степень сжатия цикла изменяет пропорции между количествами свободной энергии преобразуемой в работу и отводимой холодному источнику, т.е. определяет величину термического КПД цикла.
3. Установлено, что согласно второму закону термодинамики при совершении прямого процесса преобразования теплоты в работу в замкнутом цикле принципиально неустранимые потери теплоты составляют 10.926 % от количества располагаемой теплоты цикла.
Максимально возможный термический КПД замкнутого цикла составляет tз = 0.89074.
4. Согласно второму закону термодинамики при совершении прямого процесса преобразования теплоты в работу в разомкнутом цикле принципиально неустранимые потери теплоты составляют 19,6996 % от количества обращаемой теплоты цикла.
Максимально достижимый термический КПД разомкнутого цикла составляет tраз = 0.803004.
-------
Т. (7): Термодинамические процессы идеального газа. Дается настолько абстрактное описание, что теоретики при описании циклов тепловых машин путают процессы между собой.
ИГА (7): Дает развернутое описание каждого вида процесса идеального газа. Основой анализа и выявления отличительных признаков процессов идеального газа принимаются условия:
1. Степень несвободы процесса определяется равенством одной из независимых переменных υ, Т и р условию = const. Степени свободы процесса есть функции двух других независимых переменных, которые и определяют результат работы процесса. Следовательно, свобода функций изохорного, изотермного и изобарного процессов ограничивается соответственно условием несвободы, или связанности независимых переменных соответствующим условием: υ = const, Т = const и р = const.
2. В чистом виде (без смешивания с другими процессами идеального газа) изохорный и адиабатный процессы возможны только в изолированной термодинамической системе при совершении идеального замкнутого цикла.
3. Адиабатный и политропный процессы не имеют ограничений по использованию степеней свободы. Поэтому система, в которой протекают данные виды процессов, обладает тремя степенями свободы. Изменение состояния рабочего тела в этих процессах является функцией трех независимых переменных υ, Т и р.
4. Для идентификации термодинамических процессов идеального газа вводится понятие внутренней контрольной поверхности объема. Протекание процессов идеального газа возможно только при том условии, что этот газ обособлен от окружающей среды. Если газ не будет помещен в какой-либо сосуд, он будет перемешиваться с другими окружающими его газами и говорить об его объеме и контрольной поверхности невозможно. Соответственно этому, понятие внешней контрольной поверхности газа переходит в понятие внутренней контрольной поверхности сосуда, т.е. объема, в котором газ находится. Постоянство объема при протекании термодинамического процесса означает, что идеальный газ находится внутри сосуда с недеформируемыми стенками.
5. Изменение объема υ в изотермных и изобарных процессах подвода и отвода теплоты является обязательной функцией процесса, или степенью свободы системы. Поэтому данные процессы могут совершаться только при условии изменения объема в ходе их протекания. В виду этого, данные процессы являются исключительно внутренними процессами и могут использоваться только в двигателе внутреннего сгорания. В двигателе с внешним подводом теплоты данные виды процессов невозможно осуществить, т.к. горячий и холодный источники располагаются вне цилиндра, подвод и отвод теплоты осуществляются при условии υ = const в неизменных (или недеформируемых) объемах нагревателя и охладителя.
6. Изотермный и изобарный процессы невозможно осуществить без предварительного сжатия рабочего тела. Поэтому данные процессы невозможно осуществить в цикле без сжатия рабочего тела.
7. Другой особенностью изотермного и изобарного процессов является невозможность совершения в рамках одного цикла прямого процесса по преобразованию теплоты в работу с изотермным или изобарным способом подвода теплоты и обратного процесса с изотермным или изобарным способом подвода работы и отвода теплоты.
-------
Т. (8): Термодинамика считает, что цикл Карно имеет наивысший термический КПД в заданном интервале температур.
ИГА (8): На основе выявленных особенностей термодинамических процессов идеального газа, определения несвободы одной функции процесса и двух степеней свободы системы (или функций независимых переменных) пришел к выводам:
1. Теорема и формула Карно действительны для идеального цикла с подводом и отводом теплоты по изохорам и с адиабатными процессами сжатия и расширения, т.е. для цикла с подводом теплоты по процессу υ = const, а не для цикла с условием Т = const.
2. «Цикл» Карно не является циклом, а является ошибочной моделью цикла, не способной преобразовать теплоту в работу. Этот вывод проистекает из однозначных определений признаков цикла и функций процесса: если считать, что противолежащие изотермы «цикла» Карно не равны друг другу, то нет кругового цикла. В круговом цикле противолежащие друг другу процессы должны быть равны. Если же противолежащие изотермы равны, то признаки кругового цикла есть, но нет самого цикла, т.к. в этом случае количество теплоты, подведенной по верхней изотерме, будет равно количеству теплоты, отведенной по нижней изотерме.
-------
Т. (9): Термодинамика считает, что цикл Стирлинга состоит из изохорных и изотермных процессов.
ИГА (9): На основе методики определения несвободы одной функции процесса и двух степеней свободы независимых переменных пришел к выводам:
1. Изотермный процесс является внутренним процессом и его невозможно осуществить в двигателе с внешним подводом теплоты.
2. В двигателе, работающем по циклу Стирлинга, нагреватель и охладитель располагаются вне цилиндра. Рабочее тело получает теплоту от горячего источника вне цилиндра и отдает теплоту холодному источнику вне цилиндра.
3. В цикле Стирлинга подвод теплоты к рабочему телу и отвод теплоты от рабочего тела осуществляются в объемах с недеформируемыми стенками (т.е., по изохорному процессу), а расширение и сжатие являются адиабатическими процессами.
4. По этой причине принятый термодинамикой цикл с подводом теплоты по процессу υ = const в дальнейшем необходимо называть циклом Стирлинга.
5. В термодинамике есть только один идеальный цикл – это цикл Стирлинга и только один эталонный цикл – это цикл Залины.
-------
Т. (10): Термодинамика считает, что циклы холодильных установок совершаются с использованием адиабатных процессов сжатия и расширения при изобарных процессах р = const отвода и подвода теплоты.
ИГА (10): Пришел к выводу, что отвод теплоты от рабочего тела и подвод теплоты (от охлаждаемого объема) совершаются в неизменяемых (недеформируемых) объемах змеевиков охладителя и нагревателя и данные процессы согласно термодинамике идеального газа соответствуют условию υ = const, а не условию р = const или Т = const. Поэтому в термодинамике нет обращенных циклов холодильных установок Карно и Стирлинга с изобарным и изотермным способами подвода и отвода теплоты, а есть один обращенный цикл холодильной установки Стирлинга с подводом и отводом теплоты по изохорам.
-------
Т. (11): Теплотехника считает, что существует некий «обобщенный термодинамический цикл» комбинированной тепловой машины, в которой осуществляются изохорно-изобарный процесс передачи рабочего тела из цилиндра двигателя в турбину, изобарный процесс передачи рабочего тела из турбины в компрессор, изобарный процесс промежуточного охлаждения рабочего тела в холодильнике, расположенном между компрессором и цилиндром.
ИГА (11): Пришел к выводу о том, что данный «обобщенный цикл» не является циклом ни по признакам цикла, ни по функциям описываемых в нем процессов, поскольку:
1. Данный «цикл» исходит из того допущения, что отвод теплоты от рабочего тела осуществляется в окружающую среду. Но в термодинамике нет такой термодинамической системы, в которой холодным источником была бы окружающая среда, и нет термодинамической системы, в котором отсутствовал бы холодный источник.
2. Данный «цикл» содержит в себе 3 лишних изобарных процесса, которые не могут иметь места, и в «цикле» не хватает 2-х изохорных процессов, которые реально имеют место.
-------
Т. (12): Термодинамика считает, что замкнутые циклы являются круговыми, равновесными и обратимыми.
ИГА (12): Считает, что замкнутые циклы по преобразованию теплоты в работу не могут быть ни равновесными, ни обратимыми. В части обратимости исходит из следующего:
1. Прямые циклы по преобразованию теплоты в работу совершаются на основе второго закона термодинамики с уплатой компенсации за совершение преобразовательного процесса.
2. Обратимость означает возможность совершения процесса противоположного направления с возвратом всех участвующих в прямом процессе субъектов к исходному состоянию.
3. Но уплаченная в виде компенсации теплота прямого процесса в данной термодинамической системе повторно принципиально не может быть использована. Процесс, требующий компенсации является необратимым. Следовательно, прямой процесс преобразования теплоты в работу и циклы, в которых данные процессы совершаются, являются необратимыми.
4. Обратимыми могут быть только циклы, в которых холодный и горячий источник могут обмениваться своими функциями.
5. Обратимыми могут быть циклы холодильных установок, термический КПД которых независимо от направления протекания процесса, равен 1.
-------
Т. (13): В термодинамике процессом называется совокупность последовательных состояний, через которые термодинамическая система проходит при ее взаимодействии с окружающей средой.
ИГА (13): Считает, что данное определение процесса является неверным, поскольку:
1. По данному определению получается, что в изолированных термодинамических системах, которые не взаимодействуют с окружающей средой, термодинамические процессы вообще не могут происходить.
Предлагает свое определение процесса:
2. Процессом называется совокупность последовательных состояний, через которые проходят заключенные в термодинамической системе объекты при их взаимодействии друг с другом.
-------
Т. (14): В термодинамике принято положение о том, что процесс тем ближе к равновесному, чем меньше разности между одноименными интенсивными величинами (потенциалами) в системе и окружающей среде; равновесному процессу соответствуют бесконечно малые разности интенсивных величин, в пределе отсутствия разностей.
ИГА (14): Считает, что:
1. Если между количественными показателями одноименных интенсивных величин термодинамической системы и окружающей среды не возникало разности, то в системе никакие процессы не произошли.
2. Равновесность не может рассматриваться и как отсутствие разности в последовательных состояниях идеального газа при протекании термодинамических процессов. Если между множественными последовательными состояниями, через которые рабочее тело прошло в период от начального до конечного состояния системы не было разности, значит в системе также никаких процессов не произошло.
3. Процесс есть свидетельство того, что объекты термодинамической системы находятся в состоянии неравновесности, а состояние газа при переходе от одной точки процесса к следующей точке изменяется.
4. Равновесность объектов термодинамической системы в их конечном состоянии (т.е., после завершения процессов) означает, что произошедшие в системе процессы независимо от их вида имели одинаковый результат и завершились равновесным состоянием объектов системы.
5. Равновесность означает количественное равенство результата одного процесса результату противолежащего процесса.
6. Применительно к циклам тепловых машин все процессы идеального газа равновесны относительно друг друга. То есть, количественный результат цикла не зависит от того, какой (ие) вид (ы) термодинамического (их) процесса (ов) газа в нем был осуществлен, а зависит только от начального и конечного состояния рабочего тела.
7. Поэтому из наименования круговых циклов исключается и прилагательное «равновесный».
-------
Т. (15): Термодинамика считает, что изотермный процесс по экономичности будет иметь наилучший результат.
ИГА (15): Считает, что изотермный процесс ничем не лучше и ни чем не хуже других процессов идеального газа. Степень несвободы процесса (условие, которым процесс обставляется) не может влиять на характер изменения независимых переменных. Количественное и качественное изменение независимых переменных зависит от количества подведенной теплоты, а не от условия, которым процесс оговаривается.
Завершается анализ термодинамических процессов газа выводами, которые противоречат положениям официальной доктрины термодинамики:
1. В изохорном процессе вся подведенная теплота расходуется на увеличение внутренней энергии газа. В следующем за ним адиабатном процессе вся подведенная к рабочему телу энергия изохорного процесса расходуется на совершение работы.
2. В изотермном процессе вся подведенная теплота расходуется на совершение работы. Данный тезис в глазах теоретиков не нуждается в дополнительных аргументах.
3. В изобарном процессе вся подведенная теплота расходуется на увеличение энтальпии рабочего тела. Условие υ/Т = const ясно говорит о том, что вся подведенная теплота расходуется на увеличение объема. Объем совершает работу, следовательно, и в данном виде процесса вся подведенная теплота тоже расходуется на совершение работы.
4. Все перечисленные виды процессов являются частными случаями проявления политропного процесса. Поэтому и в политропном процессе тоже вся подведенная теплота расходуется на совершение работы.
5. Приведенные выводы означают, что термодинамические процессы газа при одинаковой величине степени сжатия цикла и равном количестве подведенной теплоты завершатся с одинаковым результатом независимо от вида процесса.
6. Для исключения теоретических спекуляций вокруг термодинамики идеальных газов предлагает принять следующее неписаное правило: молекулы углеводорода и кислорода ничего не знают о существовании термодинамики идеальных газов. Они совершают реакцию разрыва одних связей и образования других связей согласно своей физической, химической и математической сути и в процессе преобразования теплоты в работу выдают результат в соответствии с требованиями природы (второго закона термодинамики). Термодинамика идеальных газов есть теоретический вымысел, призванный лучше понять и объяснить природу явлений. Если данный вымысел объясняет природу явлений и предлагает пути лучшего их использования, то это будет научный вымысел. Если она будет навязывать молекулам углеводорода и кислорода, как себя вести (в изотермном процессе - получше, а в других - похуже), то это будет глупый и антинаучный вымысел.
7. Предлагает закрепить данный вывод аксиомой термодинамики:
Термический КПД циклов не зависит от вида термодинамического процесса идеального газа.
-------
Т. (16): Термодинамика считает, что есть круговые циклы (идеальные), которые совершаются в изолированной термодинамической системе. Прерываемых (разомкнутых) циклов, в которых использованное рабочее тело и остаточная теплота цикла удаляются в окружающую среду, не существует.
ИГА (16): Считает, что:
1. Термодинамике известен только один круговой идеальный цикл - цикл Стирлинга, который совершается в изолированной термодинамической системе. Данный цикл имеет наивысший термический КПД. Термический КПД данного цикла рассчитывается по формуле t =1 - 1/εk-1.
2. Разомкнутые термодинамические циклы существуют реально и не зависят от допущений, которые теоретики до сих пор принимали. Разомкнутые циклы имеют свой КПД, свою эффективность и свои отличительные от замкнутого цикла признаки – способ подвода теплоты внутренний, по завершении цикла рабочее тело удаляется из системы и перед началом каждого цикла производится обновление рабочего тела. Поэтому разомкнутые циклы - это самостоятельная группа циклов, требующая отдельного анализа.
В данных циклах для учета количества теплоты, отводимой холодному источнику, используется показатель отвода теплоты - показатель политропы сжатия n1. Значение показателя зависит от степени сжатия цикла. Формула расчета термического КПД разомкнутых циклов должна иметь вид: t = 1- 1/ εn1-1.
Т. (17): В термодинамике понятия окружающей среды и понятия горячего и холодного источников термодинамической системы существуют в размытом виде. В некоторых ситуациях при толковании процессов термодинамика допускает утверждения о том, что окружающая среда может быть для термодинамической системы то горячим, то холодным источником.
ИГА (17): Считает, что окружающая среда является макроскопической средой, а термодинамические системы являются частью этой среды. В окружающей среде могут происходить только естественные (реальные или самопроизвольные) процессы перехода температуры с высшего на низший уровень. Окружающая среда имеет божественное происхождение.
В отличие от окружающей среды термодинамические системы создаются человеком с целью совершения принудительных процессов перехода с низшего на высший температурный уровень. Любая термодинамическая система имеет внутри себя собственный горячий и холодный источники.
Отвод теплоты холодному источнику есть процесс, базирующийся на втором законе термодинамики, и без данного вида процесса процесс преобразования теплоты в работу невозможен. Происходящий между термодинамической системой и окружающей средой обмен веществом и энергией есть частный случай проявления особенностей действия открытой термодинамической системы, которая также содержит в себе и горячий и холодный источники. Обмен с окружающей средой и веществом и энергией, согласно второму закону термодинамики, не является обязательным условием совершения процесса преобразования теплоты в работу.
-------
Т. (18): В термодинамике не установлен способ определения термодинамического потенциала рабочего тела, участвующего в циклах тепловых машин.
ИГА (18): Считает, что в зависимости от температуры субъектов процесса происходит деление теплоты на две категории: 1. Теплота - как тепло. 2. Теплота - как холод. Теоретической границей разделения тепла и холода или границей, отделяющей самопроизвольные процессы перехода теплоты с высшего температурного уровня на низший уровень и принудительного перехода температуры с низшего уровня на высший, является 0 0С. Соответственно этому, рабочее тело с температурой 0 0С в прямых циклах тепловых машин обладает максимальной способностью принимать и преобразовывать в работу свободную энергию в виде подводимой теплоты.
-------
Т. (19): Термодинамика утверждает, что второй закон термодинамики налагает на процесс преобразования теплоты в работу ограничение в виде требования уплаты компенсации, но не указывает, каким способом можно определить количество теплоты компенсации.
ИГА (19): Предлагает одним из способов определения количества теплоты компенсации следующий: Если в прямом замкнутом цикле путем сжатия довести рабочее тело до способности полного расходования всей подведенной теплоты на преобразовательный процесс, а затем путем расширения - до полной не способности совершать работу, то количество теплоты, которую необходимо отвести холодному источнику для возврата рабочего тела в исходное состояние (для восстановления первоначальной способности рабочего тела совершать работу) и есть теплота компенсации.
Другой способ определения количества теплоты компенсации: Если в условном замкнутом цикле, основанном на параметрах прямого цикла без сжатия смеси, совершить процесс преобразования теплоты в работу, а затем, используя полученную работу, совершить обратный процесс преобразования работы в теплоту, то количество дополнительно привлеченной от внешнего источника работы будет эквивалентно величине, определяемой вторым законом термодинамики, теплоты компенсации прямого цикла.
-------
Т. (20): Термодинамика не усматривает разницы между циклом без сжатия рабочего тела и циклами со сжатием рабочего тела.
ИГА (20): Считает, что цикл без сжатия рабочего тела по признаку наличия возможности полного расширения (δ = 5.24) рабочего тела (до достижения равенства Рb = Ра) является свободным циклом (1). Циклы двигателей со степенями сжатия от 1 до 5.24 – являются циклами с полностью нарушенной связью между сжатием и расширением, т.к. степень расширения в таких циклах находится ниже линии свободного расширения цикла без сжатия рабочего тела (2). Циклы двигателей со степенями сжатия от 5.24 до 74 являются циклами с частично нарушенной связью между сжатием и расширением, т.к. не способны обеспечить полное свободное расширение рабочего тела (3). Фактор наличия жесткой связи между сжатием и расширением в циклах тепловых машин создает очевидные противоречия действия некоторых термодинамических зависимостей в процессах (4).
------
Т. (21): Термодинамика при рассмотрении циклов тепловых машин вообще не анализирует, что такое степень сжатия и какие термодинамические зависимости степень сжатия и работа сжатия привносят в действие циклов.
ИГА (21): Считает, что в циклах тепловых машин степень сжатия и работа сжатия с одной стороны подобно рабочему телу являются нейтральными участниками процесса, но с другой стороны работа сжатия привносит в совершаемые процессы зависимости, которые полностью определяют результат процессов. Данные зависимости проявляются в следующих особенностях:
1. В обычном состоянии рабочему телу нет разницы, каким способом была увеличена ее внутренняя энергия. Но в цикле, осуществляемом при жесткой связи сжатия и расширения, если предварительно не увеличить внутреннюю энергию рабочего тела путем подвода работы сжатия, оно откажется совершить работу расширения. Количественная способность рабочего тела совершить работу ограничивается количеством той располагаемой теплоты, которую оно способно принять в не сжатом виде. По этой причине при переходе на принцип сжатия рабочего тела энергия работы сжатия заменяет собой в рабочем теле эквивалентное количество энергии подводимой теплоты.
2. Увеличение степени сжатия ведет к уменьшению количественной способности рабочего тела к увеличению давления во время сгорания. Динамика действия данной зависимости прямо пропорциональна динамике увеличения термического КПД циклов по мере увеличения степени сжатия.
На основе данной зависимости возникают две другие зависимости – по мере увеличения степени сжатия цикла и по мере увеличения давления конца сжатия, для обеспечения нормального процесса сгорания количество теплоты, подводимой в зоне ВМТ, должно уменьшаться. То есть, между количеством теплоты, которую можно подвести в зоне ВМТ и величиной степени сжатия цикла существует обратная термодинамическая зависимость, выражаемая через соотношение: ( - 3.2) ns -1(1). Для обеспечения наилучшей экономичности процессов количество подводимой теплоты должно уменьшаться на величину энергии работы сжатия (2).
3. Часть располагаемой теплоты цикла, эквивалентная энергии работы сжатия, для цикла становится лишней. По мере увеличения степени сжатия лишняя энергия начинает выполнять функции нейтрализации положительной работы цикла.
3. В циклах со степенями сжатия 74 <61541> 74 будут противоречить второму закону термодинамики, как имеющие целью преобразовать в работу ту теплоту, которую цикл должен передавать холодному источнику (объективно неизбежные потери теплоты).
7. Значимость термодинамических зависимостей, создаваемых работой сжатия для циклов тепловых машин настолько важна, что выдвигается следующий постулат термодинамики:
В замкнутом идеальном и разомкнутых термодинамических циклах по преобразованию теплоты в работу работа сжатия является характеристической функцией, определяющей величину термического КПД циклов.
И аксиомы термодинамики:
1. Степень сжатия является характеристическим параметром, определяющим КПД тепловых машин.
2. Величина степени сжатия цикла зависит от используемого в нем вида термодинамического процесса газа.
Т. (22): Термодинамика идеальных газов рассматривает процессы с абстрактных позиций и вне связи со степенью сжатия и работой сжатия.
ИГА (22): Считает, что как в формуле t = 1 - 1/εk-1 величина степени сжатия не может быть произвольной величиной, так и процессы идеального газа не могут протекать при любых степенях сжатия.
1. Зависимость между видом процесса и степенью сжатия им сформулирована в виде Закона «Перехода термодинамических процессов газов», согласно которому:
В циклах ДВС по мере увеличения степени сжатия в зоне ВМТ термодинамические процессы газов переходят от одного вида к другому и завершаются изотермным способом подвода теплоты.
2. Зависимость между видом цикла и степенью сжатия им сформулирована в виде Закона «Перехода циклов»:
При работе двигателей с высокой (до 30) и сверхвысокой (до 60) степенями сжатия в зависимости от нагрузки и оборотов будет происходить переход циклов из одного в другой.
