Идеальный цикл Стирлинга
Идеальный цикл состоит из двух изотермических и двух изохорных процессов, протекающих в последовательности, показанной на двух диаграммах термодинамического состояния (рис. 1.15). Укажем отдельные процессы:
1 — 2 изотермическое сжатие рабочего тела с выделением теп
Ловой энергии;
2 — 3 изохорное поглощение тепловой энергии;
3 — 4 изотермическое расширение рабочего тела с поглоще
Нием тепловой энергии;
4 — 1 изохорное выделение тепловой энергии.
Обычно при вычислении КПД идеального цикла считается, что рабочим телом является однокомпонентная среда, а затем вносятся соответствующие поправки, но в данном случае никаких поправок не требуется, поскольку обычным рабочим телом двигателя Стирлинга действительно служит однокомпонентная среда. Как и для всех идеальных циклов, предполагается, что все процессы обратимы и подчиняются законам идеального газа. Следовательно, используя обычное определение термического КПД цикла, а именно
■Пц = (Qs — QR)/QS> (2.1>
Где Qs — подведенная тепловая энергия, a Q^ — выделяемая тепловая энергия, можно провести анализ цикла Стирлинга. Предполагается, что для идеального цикла Стирлинга тепловая энергия, выделяемая в процессе 4—1, равна тепловой энергии, поглощаемой в процессе 2 — 3. Следовательно, теплообмен с окружающей средой происходит только в ходе процессов 1 — 2 и 3 — 4. Для этих обратимых изотермических процессов получаем
QR = Qi2 = mRTlnrv,
Qs = Q34 = mRT3[u rv,
Где Rv = V4/V3 — V1/V2 — степень сжатия цикла. В таком случае
Лц = 1 — tnRTy In rv/mRT3 In rv = 1 — TJT3. (2.2)
Температуры Тх и Т3 — это соответственно минимальная и максимальная температуры цикла, и, следовательно, соотношение (2.2) совпадает с выражением для КПД цикла Карно в тех же температурных пределах.
