Тема 15. Циклы тепловых двигателей с газообразным рабочим телом

В реальных тепловых машинах превращение теплоты в работу связано с целым комплексом сложных физико-химических, газодинамических и термодинамических процессов, учет которых делает изучение циклов достаточно сложным, основанным в большей мере на результате экспериментов. Такие циклы тепловых двигателей называются действительными.

Однако стремление выявить основные закономерности, влияющие на экономичность работы теплоэнергетической установки, оценить совершенство действительных процессов, происходящих в этих установках, вынуждает на первой стадии изучения отбросить все второстепенное, с тем, чтобы по возможности полнее отождествить процессы, с обратимыми термодинамическими процессами.

Для того, чтобы получить возможность вместо действительных циклов, рассматривать циклы термодинамические, состоящие из обратимых термодинамических процессов, необходимо работу тепловых машин в определенной степени идеализировать.

Эта идеализация сводится к тому, что в идеальных термодинамических циклах:

• процессы протекают во всех своих стадиях с постоянным количеством рабочего тела;

• отбрасывается возможность сгорания топлива, в связи с чем, химический состав рабочего тела принимается постоянным при всех стадиях термодинамического цикла. Процесс сгорания при этом заменяется подводом теплоты к рабочему телу от некоторого фиктивного горячего источника теплоты;

• процессы сжатия и расширения рабочего тела принимаются адиабатными;

• удаление отработавшего рабочего тела не учитывается и заменяется отводом теплоты от рабочего тела через стенки цилиндра к так называемому холодному источнику теплоты (холодильнику);

• теплоемкости рабочих тел принимаются независящими от температуры;

• рабочим телом является идеальный газ.

Анализ термодинамических циклов различных тепловых двигателей показывает, что все они могут рассматриваться как частные случаи некоторого условного цикла, показанного в - –диаграммах.