Холодильного коэффициента

Тепловыми машинами в термодинамике называют тепловые двигатели и холодильные машины. Тепловым двигателем принято называть непрерывно действующую систему, осуществляющую прямые круговые процессы (циклы), в которых теплота превращается в работу. В холодильных машинах, работающих по обратному круговому циклу, за счет подводимой извне работы осуществляется перенос теплоты от тела с низшей температурой к телу с высшей температурой.

Круговыми процессами или циклами тепловых машин называют непрерывную последовательность термодинамических процессов, в результате которых рабочее тело возвращается в исходное состояние.

Прямой термодинамический цикл — когда к рабочему телу подводится большее количество теплоты при большей температуре и отводится меньшее количество теплоты при более низкой температуре, разность же этих теплот равна совершенной работе.

Обратный термодинамический цикл — когда к рабочему телу подводится меньшее количество теплоты при меньшей температуре, а отводится большее количество теплоты и при более высокой температуре, разность этих теплот равна затраченной работе.

Итоговое изменение любой функции состояния рабочего тела z в круговом процессе будет равно нулю.

(1)

По внешнему балансу теплоты и работы из первого начала термодинамики для кругового цикла

(2)

В цикле теплового двигателя от «горячего источника» с температурой t₁ отбирается теплота Q₁* (рис. 1). Холодному источнику с температурой t₂ отдается теплота Q₂*, а разность этих теплот Q₁*-Q₂* превращается в полезную работу L*>0. На пути 1 в 2 идет работа расширения газа, определяемая площадью е1 в 2d при подводе Q₁* теплоты. На пути 2с1 идет работа сжатия, определяемая площадью е1с2d при отводе Q₂* теплоты. Площадь 1b2с характеризует работу L*, которая отдается внешнему потребителю. Работа расширения при этом всегда больше работы сжатия.

Рис.1. Произвольные циклы тепловых машин в P-V координатах

Качественной характеристикой тепловых двигателей является термический коэффициент полезного действия h_t (отношение полученной работы к затраченному количеству тепла):

(3)

В цикле холодильной машины осуществляется перенос теплоты от источника низшей температуры t₂ к источнику высшей t₁. Циклы холодильных машин называют обратными, в отличие от циклов тепловых двигателей, которые называют прямыми.

Качественной характеристикой холодильных машин является холодильный коэффициент c, определяемый как отношение количества теплоты, отводимой от источника низших температур Q₂*, к подведенной извне работы L*.

(4)