3.5. Методы повышения кпд термодинамических циклов.

В предыдущем разделе показано, что для повышения термодинамического КПД цикла необходимо увеличивать среднюю температуру подвода тепла Т_ПОДВ и уменьшать среднюю температуру отвода тепла Т_ОТВ. Как это можно сделать при заданной форме цикла, то есть при заданной зависимости T(S) или p(V), которая определяется свойствами реального рабочего тела и заданны температурным диапазоном? Это можно сделать с помощью процесса регенерации тепла в цикле.

Рассмотрим произвольный цикл, изображенный на рис.3.8. Здесь точка А – состояние с минимальной энтропией, точка С – состояние с максимальной энтропией, точка В – состояние с максимальной температурой, точка D – состояние с минимальной температурой.

T Q₁ B

C¹ C

Регенерация

A A¹ тепла

D Q₂

S

Рис.3.8. TS-диаграмма цикла с регенерацией тепла.

В обычном цикле (без регенерации) тепло подводится к рабочему телу цикла на участке АС¹ВС, а отводится на участке CA¹DA. Как видно, на участке АС¹ тепло подводится при тех же температурах, что и на участке А¹С, где тепло отводится. В этом случае можно тепло, отдаваемое рабочим телом на участке А¹С, направлять не в окружающую среду, а направлять на подогрев рабочего тела на участке АС¹. При этом экономится тепло Q₁, расходуемое нагревателем, и уменьшается количество тепла Q₂, сбрасываемого в окружающую среду. В цикле с регенерацией тепла нагрев рабочего тела осуществляется от внешнего источника только на участке С¹ВС, а охлаждение (сброс тепла в окружающую среду) на участке A¹DA. При этом достигается увеличение средней температуры подвода тепла и уменьшение средней температуры отвода тепла, что требуется для повышения КПД цикла. Регенерация тепла в цикле является эффективны способом повышения КПД цикла и экономии топлива в энергетических установках.