ify"> Крім того, в циклі Ренкіна за рахунок повної конденсації відпрацьованої пари вдається отримати більш глибокий вакуум, ніж у циклі Карно. Однак термічний ккд циклу Ренкіна все ж залишається меншим ккд циклу Карно при однакових параметрах, що пов'язано з більшою витратою теплоти в циклі Ренкіна: в циклі Карно теплота витрачається тільки на процес пароутворення; в циклі Ренкіна витрачається додаткова кількість теплоти на підігрів води в процесі 4 - 4.
Для розрахунків ккд циклу Ренкіна доцільно використовувати sh- діаграму:
Наприклад, ккд циклу по sh- діаграмі визначиться відношенням відрізків 12 і 13.
Якщо врахувати, що h3=Tkck, де Tk - температура конденсату - живильної води raquo ;, а ck=4,1868 кДж/(кг · К) - її теплоємність, то отримаємо:
Зазвичай термічний ккд циклу Ренкіна дорівнює 30-40%.
(Див. [3], Лекція 12)
3.2 Практична частина
. Розрахуйте зміна енергії Гіббса (? G ° 298) для процесу Na2O (т) + H2O (ж)? 2NaOH (т) за значеннями стандартних енергій Гіббса утворення речовин (табл. 3). Чи можливо мимовільне протікання реакції при стандартних умовах і 298К?
Чи можливо при 95 ° С мимовільне протікання процесу?
Таблиця 3
Стандартні термодинамічні характеристики деяких речовин
Речовина H2O (ж) - 286-23770 Na2O (т) - 416-37875,5 NaOH (т) - 427,8-381,164,16
При стандартних умовах (Р0=сто одна тисяча триста двадцять п'ять Па) і температурі 298 К можна розрахувати процес за значеннями стандартних енергій Гіббса утворення речовин, використовуючи таблицю 3.
Розраховувати будемо як різниця сумарної енергії Гіббса утворення продуктів реакції і сумарної енергії Гіббса утворення вихідних речовин.
Нам задані:
Знаходимо:
=- 147,2 кДж
Отримали від'ємне значення, значить мимовільне протікання реакції можливо.
Переведемо температуру в шкалу Кельвіна:
Т=273 + 95=368 К.
Для розрахунку скористаємося рівнянням:
Розрахуємо величини зміни ентальпії та ентропії:
=
=
Переведемо:
, 18 Дж/К=- 0,01718 кДж/К.
І тоді:
тому мимовільне протікання даного процесу при 95 ° С можливо.
Відповідь: - 147,3 кДж; можливо.
2. Ідеальний газ здійснює цикл Карно. Температура нагріву дорівнює 470 К, температура холодильника дорівнює 280 К. При ізотермічному розширенні газ здійснює роботу 100 Дж. Визначити ККД, а також кількість теплоти, яка газ віддає холодильника при ізотермічному стискуванні.
Дано:
Т1=470 К
Т2=280 К const (ізотермічний процес)
А=100 Дж
Знайти:
?-? -?
Рішення:
ККД циклу Карно дорівнює:
0,404 або 40,4%.
З іншого боку, ККД циклу Карно дорівнює:
(1)
Або
; (2).
При ізотермічному процесі зміна внутрішньої енергії дорівнює нулю, тому все підводиться тепло йде на здійснення роботи:
Маємо з формули (2):
;
звідси:
.
Остаточно:
.
59,6 Дж.
Відповідь:;.
. Ідеальний газ здійснює цикл, що складається з двох адіабати і двох ізобар. На яких ділянках: а) досконала газом робота більше (менше) нуля; б) отримане газом тепло більше (менше) нуля? Відповідь обгрунтувати.
Рішення:
Для прикладу розглянемо цикл газотурбінної установки зі згоранням палива при р=const (див. [2], стор. 179).
На ділянці 1-2:
Процес ізобарний (р1 - const).
За законом Гей-Люссака:, але.
Робота при Ізобаричний процесі на ділянці 1-2 більше нуля:
