ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обратный термодинамический цикл из "Холодильные машины и аппараты Изд.2" Назначение обратного кругового процесса. В соответствии со своим назначением обратный термодинамический цикл имеет три разновидности холодильный, теплового насоса и комбинированный цикл одновременного получения холода и тепла. Последний сокращенно мы будем называть комбинированным циклом. [c.35] Холодильный цикл и цикл теплового насоса отличаются друг от друга положением интервала температур. В первом из них температура окружающей среды является верхним пределом, а во втором — нижним. Температура окружающей среды имеет важное значение в оценке обратного кругового процесса. Обратный круговой процесс с одновременным получением тепла и холода дает возможность полностью использовать холодильную машину. В этом случае тепло, отнятое от холодного тела, полезно используется для нагревательных целей. [c.35] Таким образом, чем больше холодильный коэффициент, тем меньше работа, затрачиваемая на получение единицы холода в данных условиях. Величина работы, затраченной на получение единицы холода, характеризует его термодинамическую ценность. [c.36] При постоянстве температур Т — окружающей среды и Т. — источника, воспринимающего тепло, применительно и к тепловому насосу цикл Карно также выражает предел термодинамического совершенства. Подводимое к рабочему телу тепло соответствует площади 5—5—д,—с, отводимое тепло дг — 7—6—с1—с, а работа цикла — 5 6—7—8 (рис. 14, б). [c.37] По существу цикл теплового насоса, а не холодильный обратен прямому круговому процессу. Если осуществить обратимые циклы теплового двигателя и затем теплового насоса, то во внешней среде не произойдет никаких изменений. В циклах теплового двигателя и холодильной машины направление рабочих процессов и диапазон температур, в котором они совершаются, различны. [c.37] Коэффициент преобразования аналогично холодильному коэффициенту характеризует затрату работы на получение единицы тепла в заданных условиях. [c.37] Выражение (18а) показывает, что при осуществлении цикла теплового насоса Карно затрата работы на единицу получаемого тепла тем больше, чем выше температура нагреваемого тела и ниже температура окружающей среды Т. Работа, затраченная для получения единицы тепла в тепловом насосе, характеризует термодинамическую ценность этого тепла в данных условиях. [c.37] Характерной особенностью комбинированного цикла является определенное соотношение между количествами и д, получаемых холода и тепла. [c.38] Количество тепла, приходящееся на единицу холода, получаемого в комбинированном цикле в соответствии с выражением (20), зависит от эффективности цикла. [c.38] Регенеративный обратный цикл. В современных условиях в тепловых двигателях и холодильных машинах широко применяют так называемые регенеративные циклы. [c.38] В регенеративном цикле, осуществляемом между источниками постоянных температур Го и Г, адиабатическое сжатие и расширение заменены политропическими процессами, в которых тепло, подводимое в одном из них, полностью отводится от другого. Между потоками рабочего тела, осуществляющими политропические процессы такого цикла, происходит полный взаимный теплообмен, в результате чего возрастание энтропии тела в одном процессе целиком компенсируется уменьшением этой величины в другом. Вследствие полного теплообмена в процессах сжатия и расширения внутри цикла суммарное изменение энтропии равно нулю. [c.38] Сопоставление выражений (21) и (176) показывает, что холодильный коэффициент Врег регенернтивного цикла 1—2 —3 —4 равен холодильному коэффициенту цикла 1—2—3—4 Карно, осуществляемого между источниками с одинаковыми постоянными температурами и Т. Таким образом, регенеративный и обычный циклы Карно по своей термодинамической эффективности равноценны. [c.39] Цикл Карно можно осуществить между двумя источниками с постоянными температурами не только с помощью двух адиабатических процессов без возрастания энтропии в каждом из них, но и с помощью двух не адиабатических процессов, если они не приводят к возрастанию энтропии. [c.39] осуществляемый рабочим телом между источниками с постоянными температурами с полным внутренним теплообменом, обычно в термодинамике называют обобщенным циклом Карно. [c.39] При рассмотрении цикла, приведенного на рис. 15, а, можно сделать более общий вывод, применимый не только для циклов с внешними источниками постоянной температуры, но и для источников с любыми другими процессами изменения состояния. [c.39] Термодинамическая эффективность цикла рабочего тела не изменится, если адиабатические процессы сжатия и расширения заменить такими, которые при их совместном осуществлении в цикле с внутренним теплообменом не приводят к возрастанию энтропии системы. Таким образом, обратимые циклы могут осуществляться не только с адиабатическими процессами сжатия и расширения, но и с другими процессами при условии взаимного теплообмена между ними, т. е. с применением регенерации тепла. [c.39] Обратимый обратный цикл. В обратимом цикле Карно затрачивается минимальная работа при получении искусственного холода и тепла в условиях постоянных температур источников (охлаждаемого тела и окружающей среды, окружающей среды и нагреваемого тела) и бесконечно малой разности температур в процессах теплообмена между рабочим телом и источниками. [c.39] Обратимые круговые процессы протекают различно, в зависимости от характера процессов источников. Однако любой обратимый цикл можно рассматривать как цикл, составленный из бесконечно большого числа малых элементарных циклов Карно. [c.40] Рассмотрим более общий случай, когда в обратном термодинамическом цикле рабочего тела, независимо от его назначения, внешние источники, отдавая и воспринимая тепло, совершают любые, а не изотермические процессы. Цикл будет обратимым, если в каждой точке процессов теплообмена разность температур между источниками и рабочим телом будет бесконечно мала, а процессы расширения и сжатия каждый в отдельности или оба вместе (полный внутренний теплообмен) будут совершаться без изменения энтропии [19, 20, 21, 22]. [c.40] Характер термодинамических процессов источников изображен линиями а—Ь и с—й на рис. 15, б, а их направление указано наружными стрелками. Рабочее тело осуществляет цикл 1—2—3—4 направление процессов этого цикла показано внутренними стрелками. Цикл 1—2—3—4 обратим, поэтому процессы 2—3 и 4—1 рабочего тела протекают по тем же линиям, что и процессы источников а—Ь и с—с1, но в противоположных направлениях, а процессы 1—2 и 3—4 протекают без изменения энтропии. [c.40] Вернуться к основной статье