Круговые процессы (циклы)

Циклом или круговым процессом называется совокупность термодинамических процессов, в результате осуществления которых рабочее тело возвращается в исходное состояние.

На рис. 3.3 а в р,υ- координатах изображен произвольный цикл abсd. В процессе расширения abc рабочее тело совершает положитель­ную работу l _р.

Рис. 3.3

Величина площади fabce эквивалентна этой ра­боте. После расширения рабочее тело возвращается в исходное состояние, изображаемое точкой а, процессом сжатия cda. Осу­ществление этого процесса требует подвода извне некоторого ко­личества работы l _сж. Величина подводимой к рабочему телу работы изображается площадью ecdaf. Для получения положи­тельной внешней работы l _ц, называемой работой цикла, необхо­димо, чтобы кривая, изображающая на р,υ -диаграмме процесс сжатия, располагалась ниже кривой, изображающей процесс расширения. Тогда

l _ц= l _р- l _сж (3.1)

Прямым циклом называется цикл, в результате осуществления которого получается по­ложительная работа, передаваемая во внешнюю среду.

Изменение состояния рабочего тела в пря­мом цикле, изображенном на р,υ -диаграмме (рис. 3.3 а), происходит по направлению движения часовой стрелки. Прямые цик­лы различных видов используются в тепловых двигателях, в ко­торых теплота, подводимая к рабочему телу при сжигании топли­ва или каким-либо другим путем, преобразуется в полезную ра­боту.

Обратным циклом называется цикл, в котором работа расширения l_р меньше работы сжа­тия l_сж, (рис. 3.3б).

Видно, что состояние рабочего тела в обратном цикле, изображенном на р,υ -диаграмме, изменяется по направ­лению, противоположному движению часовой стрелки. Обратные циклы осуществляются в холодильных машинах, предназначен­ных для отвода тепла из отсеков, емкостей и т. д. Для приве­дения в действие холодильной машины требуется подвод внеш­ней работы.

Цикл является обратимым, если он состоит только из обрати­мых термодинамических процессов. Если хотя бы один термоди­намический процесс в цикле является необратимым, цикл также будет необратимым. Как указывалось выше, процессы, проте­кающие в реальных технических устройствах, необратимы. Сле­довательно, необратимы все циклы, реализуемые в тепловых ма­шинах и холодильных установках.