Тепловая машина. Прямой и обратный цикл.

Тепловая машина - машина, в которой осуществляется преобразование теплоты в работу и работы в теплоту. В основе действия тепловой машины лежит круговой процесс (термодинамический цикл), совершаемый рабочим телом.

Работа происходит из-за разности давлений по обе стороны поршня.

Для чтобы работа теплового двигателя не прекращалась, нужно чтобы работа теплового двигателя должна состоять из периодически повторяющихся процессов (циклов) расширения и сжатия. График процессов в тепловом двиг.:

Коэффициент полезного действия тепловой машины – это отношение работы к количеству теплоты, полученному расширяющимся газом от нагревателя.

Коэффициент полезного действия тепловой машины, работающей по замкнутому циклу, всегда меньше единицы. Задача теплоэнергетики состоит в том, чтобы сделать КПД как можно более высоким.

Наиболее совершенный циклический процесс для теплового двигателя, состоящий из изотерм и адиабат, был предложен французским физиком и инженером С. Карно. Максимальный коэффициент полезного действия идеального цикла, как показал С. Карно, может быть выражен через температуру нагревателя (Т1) и холодилника (Т2):

В реальных двигателях не удается осуществить цикл, состоящий из идеальных изотермических и адиабатных процессов. Поэтому КПД цикла, осуществляемого в реальных двигателях, всегда меньше, чем КПД цикла Карно

Обратный цикл Карно: в отличие от прямого цикла, на участке 1-4 рабочеетело не сжимается, а расширяется. При этом его т-ра понижается от Т1 до Т2. Далее на участке 4-3 проходит изотермическое расширение, при котором к телу от холодильника подводится к-ство теплоты.

Обратный цикл идеально подходит для холодильных установок. Эффективность таких установок определяется холодильным коэффициентом ε:

ε=T2/(T1-T2)