Идеальная машина для обратимого окисления
Содержание книги
- Федеральное агенство по образованию
- Источники энергии, мера их измерения
- Топливно-энергетический потенциал Земли
- Производство и потребление топливно - энергетических
- Структура топливно – энергетических ресурсов.
- Динамика потребления энергетических ресурсов.
- Возобновляемые источники энергии.
- Отсутствие дешевых преобразователей, низкие плотности потоков и неравномерность освещения сильно сдерживают использование этого вида энергии.
- Раздел 1. 2. Энергетический анализ технологий производства
- Энергетический анализ топливных циклов.
- Характеристикой топливного цикла является сравнение величины
- Приведем результаты расчетов по формулам (2. 1) и (2. 2) в виде
- Раздел 1.3. Энергетика и экология
- Тэк обеспечивает около 70% ежегодного нарушения земель
- Одним из компонентов выбросов тэс является сильнейший
- Поэтому при строительстве каждого энергообъекта обязательно
- Невыполнение любого из приведенных ограничений делает
- Модель обладает рядом недостатков. Например, считается, что
- Роль научно-технического прогресса и
- Раздел 2.1. Основы теории преобразования тепловой
- Энтропия как физическая характеристика преобразования тепла в работу. Неравенство Клаузиуса.
- Подставляя (2.1.31) в (2.1.30), получим что
- Раздел 2.2. Горение топлив и преобразование выделяющейся
- Рассмотрим произвольную химическую реакцию
- Тепловые эффекты образования веществ.
- Преобразование энергии, выделяющейся при горении
- Рассмотрим в качестве примера следующую задачу: как изменится
- Изотермический подвод и отвод теплоты.
- Температуры горения органических топлив достаточно велики, и
- При работе в базовом режиме используется пту, газотурбинная
- Раздел 2.4. Преобразование химической в работу при
- Максимальная работа при обратимых процессах.
- Максимальная работа является количественной характеристикой способности веществ вступать в химическую реакцию или так называемого химического сродства.
- Идеальная машина для обратимого окисления
- Обратимое преобразование работы в теплоту. Цикл
- Обратимое преобразование теплоты.
- Из рисунка видно, что при преобразовании тепла от источника с
- Рис.2.5.3. Коэффициент трансформации тепла от источника
- Рис.2.5.5. Зависимость холодильного коэффициента реальной
- Количество отработанной теплоты, полезно использованной для
- Рис.2.5.7. Схемы двух исследуемых вариантов теплоснабжения
- Основные направления энергосбережения при
2.4.3. Идеальная машина для обратимого окисления
топлив. Ящик Вант-Гоффа.
Можно осуществить обратимую реакцию окисления с получением L в виде механической работы с помощью идеального устройства, получившего название ящика Вант-Гоффа. Необходимым элементом подобной установки является наличие полупроницаемых перегородок, существование которых не противоречит законам термодинамики. Рассмотрим схему окисления метана СН4 с использованием таких перегородок в реакции
 . (2.4.11)
Установка содержит 3 компрессора и реактор, в котором протекает
реакция (2.4.11) (см. рис.2.4.1).
Рис.2.4.1. Схема установки по обратимому окислению СН4 .
1,2- турбины, 3 - компрессор, 4,5,6 - полупроницаемые пере-
городки, 7 – реактор.
Реакция осуществляется следующим образом. Один моль метана СН4 и два моля кислорода О2 обратимо расширяются в изотермических расширительных машинах 1 и 2 до равновесных парциальных давлений  и  реакции (2.4.11) при Т = Т0 . За счет изотермического расширения производится работа
 ,
и
 .
При изотермическом расширении из окружающей среды черпается тепло,
равное этим работам.
Через полупроницаемые перегородки 4,5 реагенты вводятся в реактор, где при соответствующих парциальных давлениях и Т = Т0 вступают в изобарно-изотермическую реакцию, в результате которой образуется 1 моль СО2 и Н2О в количестве 2 молей при соответствующих парциальных давлениях. Одновременно выделяется теплота реакции Qp. Продукты реакции через соответствующие полупроницаемые перегородки направляются в изотермические компрессоры (на рис.2.4.1) для простоты приведена одна перегородка), где сжимаются до давления р = 1 ат. На сжатие затрачивается работа
При сжатии в окружающую среду выделяется тепло в количестве равном
произведенной работе. Составим теперь балансы работ и тепла. Баланс работ дает максимальную работу
или
 . (2.4.12)
Стоящее под знаком логарифма в формуле (2.4.12) выражение - константа
равновесия для данной реакции, т.е.
Как было ранее показано (см. формулу (2.4.6))
 ,
а, следовательно,
 . (2.4.13)
Запишем теперь уравнения баланса тепла
 . (2.4.14)
Сравнивая (2.4.13) с (2.4.14) с формулами (2.4.9), (2.4.10) видим, что наша гипотетическая установка (ящик Вант-Гоффа) действительно производит механическую работу, равную Lmax. При этом она может отдавать тепло среде hmax < 1, а также брать его из среды hmax >1.
|
