Обратимые и необратимые процессы

Обратимым - называется такой процесс, которой можно провести в обратном направлении и получить все участвующие в процессе тела в первоначальном состоянии.

Из всех термодинамических процессов холодильной техники наиболее важным является теплообмен и адиабатическое сжатие и расширения.

Теплообмен может быть обратимым при бесконечно малых разностях температур между телами, обменивающихся теплотой.

Поскольку для этого процесса требуется бесконечно большие поверхности теплопередачи, он практически не может быть осуществлен.

Теплообмен протекает при конечных разностях. Теплообмен при конечных разностях температур не может быть проведен в обратном направлении, т.к. по второму закону термодинамики тепло с более низкого температурного потенциала может быть передана только с помощью затрат энергии, поэтому теплообмен при конечных разностях температур является процессом необратимым.

Необратимость процессов теплообмена в испарителе и конденсаторе приводит к ухудшению холодильного коэфициэнта Е.

При Δ_о = Δ_К = 0 или при Т_о = Т_ПОМ холодильный коэффициент обратного цикла Карно из уравнения (1-5) имеет вид:

(1-8)

Холодильный коэффициент цикла Карно с конечными величинами Δ_К и Δ_о:

(1-9)

При постоянных заданных температурах окружающей среды и охлаждаемого помещения, Е_НЕОБР всегда меньше Е_ОБР.

Е_НЕОБР < Е_ОБР т.к. в уравнении (1-9) числитель меньше, чем в уравнении (1-8), а знаменатель больше.

При адиабатическом сжатии без трения с окружающей средой процесс проходит и в обратном направлении, т.к. после сжатия и дальнейшего адиабатического расширения вещество можно привести в первоначальное состояние.

Адиабатический процесс протекает по линии постоянной энтропии (S= const ), т.к. в нем теплообмен с окружающей средой равен нулю.

В процессе с трением количества тепла, подводимого к телу при сжатии равно тепловому эквиваленту работы трения или части ее.

Поэтому в процессе адиабатического сжатия с трением энтропия тела будет возрастать.

Обратный процесс расширения с трением приведет к еще большому росту энтропии, следовательно, он поможет возвратить тело в прежнее состояние.

Особенно опасно с точки зрения обратимости процессы с большими скоростями газа, при которых потенциальная разность давления превращается в кинетическую энергию струи газа, переходящую в тепло от трения и ударов.

Наличие трения увеличивает потери в холодильных установках и приводит к дальнейшему снижению холодильного коэффициента.