Лоренц айналмасы

Іс жү зінде жылу суытылатын денеден айналмалы температурада алынады [11- 14, 17-22, 24-32]. 4-1 ү рдісте тоң азытқ ыш зат суытылатын денеден айнымалы температурада жылу алады (15 сурет).

15-сурет. Лоренц айналмасының T-S диаграмасы

Мұ ндай жағ дайда барлық уақ ытта тоң азытқ ыш зат пен жылу кө здерінің арасында жылулық тепе-тең дік сақ талуы керек. Карноның кері айналмасында жылу кө здерінің температурасы тұ рақ ты болады, сондық тан бұ л жерде Карно айналмасын эталон ретінде қ арастыруғ а болмайды, себебі қ айтымсыз сыртқ ы шығ ындар пайда болады. Келтірілген айналмада (Лоренц айналмасы) 4-1 жә не 2-3 ү рдістерде жылу алмасу айналмасы температурада жү реді. Бірақ келтірілген айналманы кө птеген кішігірім Карноның кері айналмасының қ осындысы (a-b-c-d) деп қ арастыруғ а болады

(2.21)

1-2-3-4 айналманың тоң азыту коэффициенті:

(2.22)

T-S диаграмада айналмаларын салыстыру q₀ мен q мә ндерін орташа эквивалентті температура арқ ылы анық тауғ а болады.

(2.23)

(2.24)

T-S-диаграммадан алынғ ан жә не берілген жылу шамасы мына тең деумен анық тауғ а болады:

q₀ =(m -4-1- n) – ауданына тең

q =(m -3-2- n) –ауданына тең.

Орташа эквивалентті температура ауданы осы тік бұ рышты тө ртбұ рыштың биіктігі арқ ылы есептеледі. Олай болса:

(2.25)

Келтірілген формулаларды салыстыра отырып тоң азыту коэффициентін анық таймыз:

(2.26)

Лоренц айналмасының тоң азыту коэффициентін анық тау ү шін айнымалы температурада жү ретін жылу алмасу ү рдістерінің орташа температураларын алу керек.

Енді денені Т₂ ден Т₁ –ге дейін суыту ү шін Лоренц пен Карноның кері айналмаларын қ олданып, осы айналмаларда жұ мсалатын жұ мысты ө зара салыстырайық (16-сурет).

Жылу қ оршағ ан ортағ а тұ рақ ты температурада беріледі деп есептейміз. Суытылатын денеден жылу Т₁ температурада алынады. Айналмаларды салыстыру бірдей жағ дайда болу керек.

Сондық тан айналмалардың суық ө ндірімі ө зара тең деп қ арастырамыз. Лоренцтің кері айналмасы 1-2-3-1.

Суық ө ндірімі = a -1-2- б ауданына тең.

Айналмада жұ мсалағ ан жұ мыс =1-2-3-1 ауданына тең.

Карноның кері айналмасы 1-4-5-3.

Суық ө ндірімі = a -1-4- в ауданына тең.

Айналмада жұ мсалғ ан жұ мыс = -1-4-5-3 ауданына тең

16- сурет. Лоренц жә не Карно айналмаларын салыстыру

Айналмалардың суық ө ндірімі ө зара тең:

; (а -1-2- б) = (а -1-4- в) (2.26)

Айналмалардың тоң азыту коэффициенттері:

(2.27)

Карно айналмасында жұ мсалғ ан жұ мыс, Лоренц айналмасында жұ мсалғ ан жұ мыстан кө п екені кө рінеді:

> ; (1-4-5-3) > (1-2-3) (2.28)

Сондық тан:

ε _l > ε _k (2.29)

Денеден жылуды айнымалы температурада алатын айналманың тиімділігін бағ алау ү шін Карно айналмасымен салыстыруғ а болмайды. Эталонды айналма ретінде Лоренц айналмасы қ абылданды. Мынау есте болу керек: Лоренц айналмасының артық шылығ ы тек айнымалы температурада суытқ анда ғ ана (мысалы, Т₂-ден Т₁–ге дейін). Егер температураны тө менгі дең гейде тұ рақ ты ұ стап тұ ру керек болса (мысалы Т₁-де), бұ л жерде Лоренц айналмасы эталонды айналма бола алмайды.