Термический к.п.д. и холодильный коэффициент циклов

На пути 1-3-2 (см. рис. 7.1) рабочее тело совершает работу расши­рения l₁, численно равную пл. 513245, за счет теплоты q₁, полученной от теплоотдатчиков, и частично за счет своей внутренней энергии. На пути 2-7-1 затрачивается работа сжатия l₂, численно равная пл. 427154, часть которой в виде теплоты q₂ отводится в теплоприемники, а другая часть расходуется на увеличение внутренней энергии рабочего тела до начального состояния. В результате осуществления прямого цикла будет вовне отдана положительная работа, равная разности между работой расширения и сжатия. Эта работа l₀= l₁- l₂.

Так как в цикле конечное состояние тела совпадает с начальным, то изменение внутренней энергии рабочего тела не происходит и равно нулю, поэтому q₁-q₂=q₀=l₀.

Отношение количества теплоты, превращенной в положительную работу за один цикл, ко всей теплоте, подведенной к рабочему телу, называется термическим коэффициентом полезного действия пря­мого цикла:

. (7.1)

Значение η_t является показателем совершенства цикла теплового двигателя. Чем больше η_t, тем большая часть подведенной теплоты превращается в полезную работу. Величина термического к.п.д. цикла всегда меньше единицы и могла бы быть равна единице, если бы q₁→∞ или q₂ = 0, чего осуществить нельзя.

Полученное уравнение (7.1) показывает, что всю подведенную в цикле к рабочему телу теплоту q₁ полностью превратить в работу не­возможно без отвода некоторого количества теплоты q₂ в теплоприемник.

Рассмотрим теперь обратный цикл, который проходит в направ­лении против часовой стрелки и изображается на pυ-диаграмме пл. 13261 (см. рис. 7.1). Расширение рабочего тела в этом цикле совер­шается при более низкой температуре, чем сжатие, и работа расшире­ния (пл. 132451) получается меньше работы сжатия (пл. 162451). Та­кой цикл может быть осуществлен только при затрате внешней работы.

В обратном цикле от теплоприемников подводится к рабочему телу теплота q₂ и затрачивается работа l₀, переходящая в равное количество теплоты, которые вместе передаются теплоотдатчикам:

.

Без затраты работы сам собой такой переход невозможен.

По обратному циклу работают холодильные установки.

Степень совершенства обратного цикла определяется так называемым холодильным коэффициентом цикла

. (7.2)

Холодильный коэффициент показывает, какое количество теплоты отнимается от теплоприемника при затрате одной единицы работы. Его величина, как правило, больше единицы.