Страница:БСЭ-1 Том 60. Холангит - Цянь (1934).pdf/360

Эта страница не была вычитана

. ЦИКЛ ОТТО — ЦИКЛ РАНКИНАлом тепла при изотермическом расширении при температуре горячего источника, затем рабочее тело переходит без обмена тепла с окружающей средой к температуре холодильника в процессе адиабатического расширения. Отдавая тепло холодильнику при температуре холодильника в процессе изотермического сжатия и затем нагреваясь при адиабатическом сжатии, рабочее тело возвращается в первоначальное состояние.

Описанный цикл Карно есть цикл наибольшего полезного действия, который возможно получить при помощи любого рабочего вещества, совершающего замкнутый цикл между двумя источниками постоянной температуры. Если бы кпд зависел от природы рабочего вещества, то, сдваивая два цикла с разными кпд и заставляя цикл с бблыпим кпд работать в прямом направлении между заданными температурами, а цикл с мейыпим кпд в обратном направлении, мы получили бы переход тепла от более холодного тела к более теплому без затраты внешней работы; это противоречит второму принципу термодинамики; Кпд необратимого цикла из тех же соображений может быть только меньше кпд обратимого цикла, так как в нем часть тепла тратится на работу трения, теряется теплопроводностью, излучением и т. п.

Количество тепла, поглощаемого телом у горячего источника тепла, и количество тепла, отданного холодильнику, должны быть пропорциональны абсолютной температуре, т. е.: Qt _ Ог Т1 Т2 или Q1 = I1 Qi

тл\

Кпд Ц. К. можно тогда выразить в виде Qi  — Qa Q* ч Та Т i — Т2

=1-^=1“тГ-тГ  — Всякий цикл мы можем разбить на бесконечно-большое число бесконечно-малых циклов Карно. Если мы припишем теплу, поглощаемому телом, знак +, а теплу, отдаваемому холодильнику, знак —, то теорему Карно можно переписать для каждого из этих элементарных циклов так: Qn I Qn4~l __ л тп т Тп+1 а для всего цикла

где интеграл взят по всему циклу S.

Для. необратимых циклов эти выражения будут меньше нуля.

Д. Тимрот.

ЦИКЛ ОТТО (рис. 1 и 2), применяемый в двигателях внутреннего сгорания, отличается от цикла Карно тем, что в нем процессы изотермические заменены изохорическими. В цилиндр двигателя засасывается горючая смесь (пары горючего и воздух), затем при обратном ходе поршня смесь сжимается адиабатически от объёма 71 и давления Pi до У2 и Р2, причем t° смеси в результате адиабатического сжатия повышается за счет внешней работы с до Т2 и степень сжатия выбирается так, чтобы Т2 было ниже t° вспышки; при температуре Т2 смесь зажигается и сгорает при постоянном объеме с выделением тепла Q19 причем давление и температура повышаются до Р3 и Т3.

Затем происходит адиабатическое расширение до Р4 и Т4 и производится работа, после чегоотработанные газы выбрасываются в окружающую среду. Последний процесс на рабочей диаграмме представится изохорой P4->Pi, а на энтропийной диаграмме изохорой Т4 -> Ti, во

Рис. 2. Тепловая диаграмма.

Рис. 1. Рабочая диаграмма.

время этого процесса происходит охлаждение газа, отдающего в окружающую среду тепло Q2.

Термический кпд ; для цикла Отто на основании несложных рассуждений можно его преобразовать к такому виду: п

Zj = 1______ L _ = 1 _

_ Q1  — Q2 = Т_2  — Qi тг

Vi/УЛ»  — 1Cj,

где е= ~ есть степень сжатия газов и к обозначает отношение удельных теплоемкостей при постоянном давлении и при постоянном объеме. Таким образом мы видим, что термический кпд Ц. О. тем больше, чем выше степень сжатия, т. е. чем выше средняя температура, при к-рой подводится тепло во время процесса сгорания.

Сравнивая диаграмму Ц. О. при тех же давлениях и объемах с диаграммой цикла Карно, мы видим, что работа Ц. О. гораздо больше, чем цикла Карно. Это отнюдь не значит, что его кпд тоже больше (как мы показали выше, кпд обратимого цикла зависит только от температур, при к-рых подводится к циклу и отводится от него тепло), а указывает только на то, что при равных объемах цилиндра и при тех же предельных давлениях мощность машины, работающей по Ц. О., будет значительно больше. Так как механич. и тепловые потери реальной машины при равенстве рабочей темп, и давления можно считать близкими, то Ц. О. оказывается экономичнее цикла Карно.

ЦИКЛ РАНКИНА, для водяного пара состоит из двух изобар и двух адиабат и отличается от газовых циклов тем, что рабочее тело, совершающее цикл, меняет свое агрегатное состояние, благодаря чему часть изобар, лежащая в области насыщенного пара, совпадает с соответствующими изотермами. На рис. 1 и 2

Рис. 1. Рабочая диаграмма.

Рис. 2. Тепловая диаграмма.

показан Ц. Р. на рабочей и энтропийной диаграммах и нанесена граничная кривая, отделяющая область насыщенного пара от области воды (слева) и области перегретого пара (справа). Поступающая в котел вода сжимается от давления Pi до Р2 и нагревается от Tt до Т2, где Т2 соответствует температуре кипения при