Министерство образования

и науки Российской Федерации

Е. М. Толмачев, В. С. Белоусов

1. Основные законы для циклов 2

1.1. Принципиальная схема теплового двигателя (прямого цикла) 2

1.2. Термический коэффициент полезного действия 3

1.3. Первое начало термодинамики для цикла 3

1.4. Цикл Карно и теоремы Карно 3

2. Газовые циклы 5

2.1. Циклы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) 5

2.1.1. Устройство, принцип действия и классификация ДВС 5

2.1.2. Двигатели внутреннего сгорания с подводом теплоты при v=const (карбюраторные двигатели) 6

2.1.3. Двигатели внутреннего сгорания с подводом теплоты при p=const (цикл Дизеля) 8

2.2. Циклы газотурбинных установок(ГТУ) 11

2.2.1. ГТУ с подводом теплоты при постоянном давлении 12

2.2.2. Регенерация теплоты в цикле ГТУ 14

3. Теплосиловые паровые циклы 15

3.1. Цикл Карно на влажном паре 15

3.2. Цикл Ренкина на перегретом паре 17

3.2.1. Расчет цикла Ренкина 17

3.2.2. Приближенный расчет цикла Ренкина 18

3.2.3. Влияние параметров пара на термический КПД цикла Ренкина 19

3.2.4. Цикл Ренкина с промежуточным перегревом пара 21

3.2.5. Регенерация теплоты в цикле паротурбинной установки 23

3.2.6. Теплофикационные циклы 25

3.2.7. Цикл Ренкина с учетом необратимых потерь 28

3.3. Бинарные циклы, парогазовый цикл 30

4. Обратные циклы 33

4.1. Циклы холодильных установок 33

4.1.1. Цикл воздушной холодильной установки 33

4.1.2. Цикл парокомпрессионной холодильной установки 34

4.1.3. Тепловые насосы и трансформаторы тепла 37

5. Методы анализа термодинамической эффективности теплоэнергетических установок 38

Эксергия 38

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 42

Лекция 1

1. Основные законы для циклов

1.1. Принципиальная схема теплового двигателя (прямого цикла)

Как следует из I и II законов термодинамики, любой реальный тепловой двигатель должен содержать как минимум три элемента:

верхний источник теплоты, имеющий температуру и отдающий рабочему телу за цикл количество тепла ;

рабочее тело, совершающее цикл и производящее за цикл работу ;

нижний источник (приемник) теплоты с температурой , получающий от рабочего тела за цикл количество тепла Q_2.

Принципиальная схема теплового двигателя представлена на рис.1.1.

1.2. Термический коэффициент полезного действия

Количественной характеристикой термодинамической эффективности любого теплового двигателя является термический коэффициент полезного действия (термический КПД) , определяемый отношением полезной работы, полученной в двигателе за цикл, к количеству подведенной от верхнего источника теплоты,

.

1.3. Первое начало термодинамики для цикла

причем следует иметь в виду, что здесь под понимается количество теплоты, подводимой к рабочему телу от верхнего источника (положительное в соответствии с выбором знака для теплоты). Величина же есть количество теплоты, подводимой к нижнему источнику и по модулю равное количеству теплоты процесса отвода теплоты от рабочего тела.

Тогда выражение для термического КПД принимает вид

.

Термический КПД любого теплового двигателя строго меньше единицы, поскольку теплота, передаваемая теплоприемнику, никогда не равна нулю.