Обобщенный цикл Карно. Связь прямого и обратного циклов.

От построения обратимого цикла зависит правильность термодинамического анализа действительного цикла. Рассмотрим некоторые общие положения, касающиеся построения обратимых циклов для различных внешних условий. Предположим, что внешние источники имеют постоянную температуру. Для таких источников обратимым будет обратный цикл Карно 1—2—3—4. В этом цикле теплообмен рабочего вещества с внешними источниками будет идти при бесконечно малых разностях температур. Процессы сжатия и расширения адиабатны и изоэнтропны, т. е. тоже обратимы. Для внешних источников с постоянными температурами обратимым также будет цикл 1-5-6-4, в котором s5 – s1 = s6- s4. Такой цикл носит название регенеративный цикл или обобщенный цикл Карно. Значения холодильного коэффициента цикла Карно и регенеративного будут одинаковы, т. е. Рис. 4.6. Цикл Карно В том случае, когда внешние источники имеют переменную температуру, цикл Карно уже не может быть выбран в качестве обратимого, так как в цикле Карно теплота подводится и отводится в изотермическом процессе, поэтому появляется внешняя необратимость. Связь прямого и обратного циклов. Связь прямого и обратного циклов. Для того чтобы осуществить обратный цикл, необходимо затратить работу, получаемую в прямом цикле, поэтому для определения эффективности получения холода (в холодильном цикле) или теплоты (в цикле теплового насоса) необходимо рассмотреть совместную работу обратных и прямых циклов.

На рис. 4.12 изображены обратный и прямой обратимые циклы Карно (циклы I) (1-2-3-4 и 8—7—6—5), в которых используется одно и то же рабочее вещество. Работа, полученная в прямом цикле (в цикле теплового двигателя), , где - работа расширителя и компрессора в прямом цикле. Термический КПД прямого цикла где qп.ц. – теплота затраченная в прямом цикле.

Холодильный коэффициент обратного цикла

Прямой и обратный циклы: I — с одинаковыми рабочими веществами; II — с разными рабочими веществами Условимся, что вся работа прямого цикла используется в обратном цикле без потерь, тогда . Термодинамическая эффективность совместной работы прямого и обратного циклов определяется отношением количества теплоты, подведенной к рабочему веществу обратного цикла, к количеству теплоты, подведенной к рабочему веществу прямого цикла. Это отношение называется тепловым коэффициентом , (циклы II) показаны прямой и обратный циклы, в которых рабочие вещества различны. Зависимости, полученные для циклов с одинаковыми рабочими веществами, будут такими же и для циклов с разными рабочими веществами.

Действительный тепловой коэффициент учитывает потери прямого и обратного циклов () и потери при передаче работы от прямого к обратному циклу (). С учетом перечисленных потерь, действительный тепловой коэффициент определяют по формуле