ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Круговой процесс теплового двигателя из "Основы теплотехники и гидравлики " Известно, что состояние тела, характеризуемое давлением н объемом, на рУ -диаграмме изображается точкой. Изменение состояния тела на такой диаграмме изображается кривой термодинамического процесса (изотермой, изобарой и т. д.). Последовательный ряд таких процессов, во время которых тело, испытав ряд изменений, возвращается в первоначальное состояние, называют круговым процессом, или циклом. [c.41] В основе работы современных тепловых двигателей лежат идеальные круговые процессы преобразования тепла в механическую работу, т. е. идеальные циклы. Изучение идеальных циклов необходимо для оценки совершенства действительных тепловых процессов, происходящих в реальных двигателях. В идеальных циклах процессы протекают обратимо. В них отсутствуют потери, связанные с наличием трения и отсутствием идеальных теплоизоляторов. [c.41] Процесс подвода тепла в идеальных циклах рассматривается без изменения химического состава рабочего тела. В реальных циклах подвод тепла осуществляется в процессе сгорания топлива. При этом в двигателях внутреннего сгорания рабочим телом являются продукты сгорания топлива, а в паровой турбине — пар высокого давления. [c.41] Процесс отвода тепла в идеальных циклах рассматри.вается как отдача его холодильнику. В реальных же циклах отвод тепла осуществляется выпуском отработавшего газа или пара. [c.41] Процессы адиабатного сжатия и расширения в идеальных циклах протекают без теплообмена между рабочим телом и внешней средой. [c.41] Процессы же расширения и сжатия в реальных циклах протекают с теплообменом и не могут полностью соответствовать адиабатным. [c.41] Очевидно, что чем ниже располагается линия сжатия ВпА по отношению к линии расширения АтВ, тем больше полезная работа Ь. [c.42] Направление обратного кругового цикла (не следует смешивать с обратимым) противоположно направлению часовой стрелки. По обратным циклам работают холодильные машины. [c.42] Термический к. п. д. цикла. Для непрерывной работы двигателя, превращающего тепло в механическую работу, необходимо иметь источник тепла, сообщающий телу тепло Qь и холодильник, получающий от тела тепло Q.z. Тогда тепло Q = Ql—будет преобразовано в механическую работу Ь. При этом нужно стремиться, чтобы в работу была превращена возможно больш-ая часть тепла. [c.42] Термический к. п. д. цикла служит оценкой степени использования тепла в круговом процессе. Чем больше его величина, тем большая часть тепла, сообщенного рабочему телу, превращается в полезную работу и тем совершеннее круговой процесс. [c.43] Если бы была возможность получить замкнутый цикл по кривой АтВЬаА (см. рис. 5-1), то при таком цикле количество тепла Qa было бы равно нулю, и термический к. п. д. равнялся бы единице. Однако совершить такой цикл невозможно, так как процесс по линии Ьа должен был бы протекать при температуре, равной абсолютному нулю (—273° С), что практически в двигателях осуществить- невозможно. [c.43] Из всех идеальных циклов самым совершенным является цикл Карно, предложенный в 1824 г. французским ученым Сади Карно и названный его нмене.м. [c.43] Цикл Карно. Цикл Карно обратим. Он состоит из четырех процессов двух изотермических и двух адиабатных. [c.43] На рис. 5-2 графически изображен цикл Карно. Начальное состояние системы определяется точкой а с параметрами р1, VI, Гь Рассмотрим все четыре процесса, образующие цикл Карно. [c.43] Первый процесс — изотермическое расширение. Дно цилиндра находится в термическом контакте с источником тепла. Система получает тепло 91 и изотермически расширяется по линии аЬ, совершая при этом работу вследствие подведенного извне тепла. В точке Ь источник тепла убирается от цилиндра, и система термически изолируется (дно цилиндра перекрывается идеальным теплоизолирующим материалом). [c.43] Третий процесс — изотермическое сжатие. Поршень возвращается обратно в первоначальное положение настолько медленно, что газ остается при температуре холодильника. При этом над газом совершается работа внешними силами. Объем его уменьшается, температура остается постоянной, а давление возрастает. В точке й система термически изолируется. [c.44] Четвертый процесс — адиабатное сжатие. Сжатие газа внешними силами продолжается, но без теплообмена. Объем его уменьшается, а температура и давление повышаются. Когда температура достигнет температуры источника тепла Ти процесс сжатия прекращается, и цикл Карно замыкается. [c.44] Цикл Карно служит эталоном, к которому необходимо стремиться при создании реальных машин. [c.44] Для повышения термического к. п. д. цикла Карно т) необходимо по возможности увеличивать перепал температур между источником и холодильником. В реальных условиях это осуществляется повышением температуры рабочего тела в начале процесса и понижением ее в конце, т. е. при максимальном использовании тепла. [c.44] Вернуться к основной статье