|
Чем в большей мере любой произвольный цикл заполняет прямоугольную область осуществляемого в том же температурном интервале и том" же интервале энтропии обратимого цикла Карно (или, как говорят, чем выше коэффициент заполнения цикла), тем выше термине- i екий КПД этого произвольного обратимого цикла. Цикл любого теплового двигателя следует стремиться организовать таким образом, чтобы коэффициент заполнения этого цикла был возможно большим.
Далее, нетрудно показать, что термический КПД произвольного обратимого цикла всегда больше, чем КПД такого же необратимого цикла, осуществляемого в том же интервале температур. Ранее (§ 3.4) это положение было доказано для цикла Карно. Доказательство этого положения для произвольного цикла можно провести, разбив последний на бесконечно большое число «микроциклов» Карно (подобно тому, как это сделано на рис. 3.9) и проведя для них аналогичные рассуждения.
Наконец, поскольку термический КПД любого обратимого цикла меньше термического КПД обратимого цикла Карно, осуществляемого между крайними температурами этого цикла, а термический КПД любого необратимого цикла меньше термического КПД такого же обратимого цикла, то, следовательно, термический КПД любого необратимого цикла заведомо меньше термического КПД обратимого цикла Карно. осуществляемого между теми же тепловыми источниками.
Перейдем к анализу еще одной важной разновидности циклов тепловых двигателей. Рассмотрим обратимый цикл, состоящий из двух изотерм и двух произвольных эквидистантных кривых. Кривые 4-1 и 2-3 эквидистантны, и для осуществления обратимых процессов, соответствующих этим кривым, необходимо иметь бесконечно большое количество источников теплоты. В процессе 2-3 от рабочего тела отбирается теплота (—), определяемая площадью 2-8-7-3-2 и равная теплоте, подводимой (+) к рабочему телу в процессе 4-1 и определяемой равновеликой площадью 1-6-5-4-1. Источники теплоты можно заменить так называемыми регенераторами, отдающими в процессе 4-1 ту же самую теплоту (и при тех же температурах), которая возвращается к ним от рабочего тела в процессе 2-3. В результате совершения цикла каждый из бесконечно большого числа регенераторов в итоге не отдает и не получает теплоту. Теплота, подводимая к рабочему телу за цикл, Q = T(S2—Si) изображается площадью 1-2-8-6-1, отводимая Q2=T2(S3—S4) — площадью 3-7-6-5-4-3.
Рассмотренный цикл называют циклом с полной регенерацией тепла, или регенеративным циклом. Степень регенерации, определяемая отношением площади ( + ) к площади (—), в этом цикле равна единице; при степени регенерации, меньшей единицы, цикл называют циклом с неполной регенерацией. Увеличение степени регенерации приближает цикл к циклу Карно, и в пределе, как это видно из рассмотренного случая, т]т = т) °Л-К.
Следовательно, любой обратимый цикл, осуществляемый между двумя источниками теплоты (т. е. цикл с полной регенерацией), имеет термический КПД, равный термическому КПД обратимого цикла Карно, осуществляемого в том же интервале температур.
Неполная регенерация также повышает термический КПД любых циклов, поскольку регенерация всегда увеличивает коэффициент заполнения цикла.
|
