Эндореверсивная термодинамика

Эндореверсивная термодинамика - это подмножество необратимых термодинамика направлена ​​на создание более реалистичных предположений о теплопередаче, чем обычно изготавливается по обратимой термодинамике. Он дает верхний предел энергии, который может быть получен из реального процесса, который ниже, чем предсказанный Карно для цикла Карно, и учитывает разрушение эксергии, возникающее при нагревании передан безвозвратно.

Необратимая термодинамика была открыта в совместной работе Новикова и Чамбадала, хотя иногда ее ошибочно приписывают Керзону и Альборну.

Двигатель Новикова демонстрирует необратимую теплопередачу между T_H и T_iH, в сочетании к циклу Карно, работающему между T_iH и T_C.

Уравнение эффективности полуидеального теплового двигателя, работающего при максимальной выходной мощности, при котором теплопередача необратима, но есть другие идеальные компоненты могут иметь следующую форму: эффективность Чамбадала-Новикова :

$\eta \; =\; 1\; -\; TLTH\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; eta\; =\; 1\; -\; \{\backslash \; sqrt\; \{\backslash \; frac\; \{T\_\; \{L\}\}\; \{T\_\; \{H\}\}\}\}\}$

В пределе бесконечно малой выходной мощности восстанавливается стандартный результат Карно для эффективности. Для некоторых типичных циклов приведенное выше уравнение (обратите внимание, что необходимо использовать абсолютные температуры ) дает следующие результаты:

Power Plant	$T\; c\; \{\backslash \; displaystyle\; T\_\; \{c\}\}$(° C)	$T\; h\; \{\backslash \; displaystyle\; T\_\; \{h\}\}$(° C)	$\eta \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; eta\}$(Карно)	$\eta \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; eta\}$(эндореверсивный)	$\eta \; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; eta\}$(наблюдается)
West Thurrock (UK ) угольная электростанция	25	565	0,64	0,40	0,36
CANDU (Канада ) атомная электростанция	25	300	0,48	0,28	0,30
Лардерелло (Италия ) геотермальная электростанция	80	250	0,33	0,178	0,16

Как показано, обратимая эффективность гораздо более точно моделирует наблюдаемые данные. Однако такой двигатель нарушает принцип Карно, согласно которому работа может выполняться в любое время, когда есть разница в температуре. Тот факт, что температура горячего и холодного резервуаров отличается от температуры рабочей жидкости, с которой они контактируют, означает, что работа может выполняться и выполняется на горячих и холодных резервуарах. В результате происходит соединение высокотемпературной и низкотемпературной частей цикла, так что цикл рушится. В цикле Карно существует строгая необходимость, чтобы рабочая жидкость имела ту же температуру, что и тепловые резервуары, с которыми они контактируют, и чтобы они были разделены посредством адиабатических преобразований, предотвращающих тепловой контакт. Впервые эффективность была получена Уильямом Томсоном в его исследовании неравномерно нагретого тела, в котором адиабатические перегородки между телами при разных температурах устранены и выполняется максимальная работа. Хорошо известно, что конечная температура - это средняя геометрическая температура $THTL\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; sqrt\; \{T\_\; \{H\}\; T\_\; \{L\}\}\}\}$, так что эффективность - это эффективность Карно для движок, работающий между $TH\; \{\backslash \; displaystyle\; T\_\; \{H\}\}$и $THTL\; \{\backslash \; displaystyle\; \{\backslash \; sqrt\; \{T\_\; \{H\}\; T\_\; \{L\}\}\}\}$.

из-за время от времени возникает путаница относительно происхождения приведенного выше уравнения, его иногда называют эффективностью Чамбадала-Новикова-Керзона-Альборна .

Введение в эндореверсивную термодинамику дается в диссертации Катарины Вагнер. Он также введен Hoffman et al. Подробное обсуждение этой концепции, а также многих ее применений в технике дается в книге Ханса Ульриха Фукса.