Цикл термодинамический

Круговой процесс, осуществляемый термодинамической системой (См. Термодинамическая система). Изучаемые в термодинамике циклы представляют собой сочетание различных термодинамических процессов, и в первую очередь изотермических, адиабатических, изобарических, изохорических. К Ц. т., исследование которых сыграло важную роль в разработке общих основ термодинамики (см. Второе начало термодинамики) и в развитии её технических приложений, относятся: Карно цикл (рис., а), цикл Клапейрона (рис., б), цикл Клаузиуса — Ранкина (рис., в, см. Ранкина цикл) и ряд др. На основе подобных Ц. т. были детально изучены общие закономерности работы тепловых двигателей (внутреннего и внешнего сгорания, турбин), холодильных установок и т.п. (см. Цикл двигателя, Стирлинга двигатель, Ванкеля двигатель).

Термодинамические циклы в системе координат объем (V) — давление (ρ): а — Карно; б — Клайперона; в — Клаузиуса-Ранкина.

ЦИКЛ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ - совокупность процессов, в результате которых рабочее тело (пар, газ) возвращается в первоначальное состояние. Пример: Карно цикл идеальной тепловой машины. В т. н. прямом цикле термодинамическом часть теплоты, сообщаемой рабочему телу, преобразуется в полезную работу, а в обратном цикле термодинамическом за счет затраты работы осуществляется передача теплоты от тел менее нагретых к более нагретым. Прямые циклы термодинамические происходят, напр., в тепловых двигателях, обратные - в холодильных машинах.

ЦИКЛ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЙ

- круговой процесс, осуществляемый термодинамич. системой. Изучаемые в термодинамике циклы представляют собой сочетания разл. термодинамич. процессов, и в первую очередь изо-термич., адиабатич., изобарич., изохорических. К Ц. т., исследование к-рых сыграло важную роль в разработке общих основ термодинамики (см. Второе начало термодинамики )и в развитии её техн. приложений, относятся

Карно цикл (рис. а), цикл Клапейрона (рис. б), цикл Кла-узиуса - Ранкина (рис. в )и ряд др. Кпд цикла Карно h_K = (Т₁ -Т₂)/Т₁, где T₁ и Т₂ -темп-ры нагревателя и холодильника тепловой машины. Все остальные тепловые циклы обладают меньшим значением кпд (h < h_K). Так, для цикла Клапейрона

,

где с _V -теплоёмкость рабочего тела (идеального газа), V_B/ V_A - отношение объёма газа в конце и в начале изотер-мич. расширения, R - газовая постоянная. На основе Ц. т. были детально изучены общие закономерности работы тепловых двигателей (внутр. и внеш. сгорания, турбин, ракетных двигателей), холодильных установок и т. д.

Рис. Термодинамич. циклы в системе координат р-V (объём -давление): a -Карно; б -Клапейрона; в - Клаузиуса-Ранкина.

Напр., цикл жидкостного ракетного двигателя (ЖРД) в принципе совпадает с циклом Клаузиуса - Ранкина, его термич. кпд , где i₄ -i₁ -разность энтальпий в изобарном процессе при давлении, соответствующем давлению окружающей двигатель среды; i₃ - i₂ - разность энтальпий в изобарном процессе подвода теплоты к рабочему телу (газу) в камере сгорания.

Лит.: Кубо Р., Термодинамика, пер. с англ., М., 1970; Кириллин В. А., Сычев В. В., Шейндлин А. Е., Техническая термодинамика, 4 изд., М., 1983.