Tehnička termodinamika - Kemijsko-tehnološki fakultet

TEHNIČKA TERMODINAMIKA__________________________________________
Kod ljevokretnog Carnotovog kružnog procesa rad se troši pri čemu se
oduzima toplina rashladnom spremniku, a dovodi toplina ogrjevnom spremniku.
Na taj način u neku ruku dižemo toplinu od niže temperature rashladnog spremnika
na višu temperaturu ogrjevnog spremnika (dizalica topline). Da bi se to
postiglo moraju se temperature lijevokretnog procesa odabrati tako da je t > t g ,
a t 0 < t h jer samo u tom slučaju toplina će prelaziti u žaljenom smjeru. U principu
je dovoljno da se ove razlike temperatura odaberu po volji malene, tako da
uz određene toplinske spremnike mogu u graničnom slučaju temperature plina u
desnom procesu i u lijevom procesu biti iste i jednake temperaturama dotičnih
(zadanih) toplinskih spremnika. Iako bi pri tome prijelaz topline tekao beskonačno
polagano ipak taj krajnji slučaj smatramo neobično važnim.
Kako vidimo toplinski spremnici sa svojim temperaturama stavljaju granice
kružnom procesu te se i time očituje njihova presudna važnost za dobivanje
rada. Pokušaji da se ostvari toplinski stroj prema Carnotovu kružnom procesu
nisu uspjeli pa on danas ima teorijsko značenje i to za usporedbu s tehnički
izvedivim procesima.
3.2. JOULEOV KRUŽNI PROCES
Za tehničku praksu bolje odgovara kružni proces koji se sastoji od dvije
izobare i dvije adijabate. To je Jouleov kružni proces, slika 25., a može se ostvariti
postrojenjem prikazanim na shemi a, slika 26. Plinu se u zagrijaču Z a dovodi
toplina Q pri konstantnom tlaku i uz povećanje volumena od V1
do V2
. Pri
tome se temperatura povećava od T1
na T2
. Toplinu zagrijaču predaju, npr.
plinovi izgaranja ili se ona odvodi, npr. iz nuklearnog reaktora. Tako zagrijani
plin struji u ekspanzijski stroj, npr. turbinu i tu adijabatski ekspandira do tlaka
p 3 = p 0 pa prilikom ekspanzije predaje mehaničku energiju (mehanički rad)
rotoru turbine. Nakon ekspanzije u turbini, plin dolazi u izmjenjivač topline Z b
u kojem se hladi pri konstantnom tlaku pomoću vode ili zraka kojima predaje
toplinu Q0
. Kada je postigao temperaturu T4
, plin se komprimira adijabatski u
kompresijskom stroju, kompresoru, do tlaka p 1 = p . Temperatura T 2 je najviša,
a T 4 najniža u procesu. Da bi se osigurao prijelaz topline između ogrjevnog
spremnika i plina, odnosno između plina i rashladnog spremnika, mora temperatura
Tg
biti nešto veća od temperature T2
, odnosno Th
nešto manja od T4
.
Dakle, toplina se odvodi i dovodi u Jouleovom procesu uz konstantni tlak.
110