要使工質連續不斷地做功，單靠一個膨脹過程是不可能的，當它與環境壓力達到平衡時，便不能再繼續膨脹做功了。為了使工質能周而復始地做功，就必須使膨脹後的工質回復到初始狀態，如此反覆地循環。我們把工質從某一初始狀態，經歷一系列狀態變化，最後又回復到初始狀態的全部過程稱為熱力循環，簡稱循環。
基本介紹
- 中文名：熱力循環
- 外文名：thermodynamic cycle
- 別稱：周轉循環
- 分類：正向循環/逆向循環
- 評價指標：循環熱效率
介紹,分類,正向循環,逆向循環,可逆/不可逆循環,熱力循環的評價,
介紹
工質從一個熱力狀態出發，經過一系列的變化，最後又回到原來的熱力狀態所完成的封閉的熱力過程。這是一個與熱機和制冷機(或熱泵) 緊密聯繫的術語。
熱機的作用在於把熱能連續地變為機械能，制冷機(或熱泵)的作用則是通過消耗機械能把熱從低溫輸向高溫。儘管它們各有不同類型，且構造和工作特性各異，但都含有三個要素，即：高溫熱源、低溫熱源和工質。
熱源是向工質提供熱量或吸收工質所放出的熱量的物體。工質是實現能量傳輸和熱、功轉換的媒介物，它分別與高溫熱源和低溫熱源交換熱量，並向外界做功或從外界吸收功。在交換熱量和做功或吸收功的過程中，工質的熱力狀態必然要發生變化。不過，在所有這些機械中，工質熱力狀態的變化都是周而復始地進行的，也就是說，它們重複進行著熱力循環。
分類
熱力循環按循環進行的方向和產生的效果分：正向循環與逆向循環
正向循環
1．正向循環定義
將熱能轉換為機械能的循環 ，又稱為熱機循環（或動力循環）。如蒸汽動力裝置循環、內燃機及燃氣輪機裝置循環等。
2．循環熱效率：
循環熱效率是評價熱機循環中熱能轉換為機械能的有效程度的經濟性指標
循環熱效率的值越大，熱機循環的工作越有效，但其值不可能達到100%。
逆向循環
1．逆向循環定義
消耗機械能將熱量從低溫物體傳遞到高溫物體的循環。按循環的目的不同，又可分為製冷循環和供熱循環（即熱泵循環）。
2．工作係數
逆向循環的工作係數（即製冷係數與供熱係數）是評價製冷循環和熱泵循環工作的有效程度的經濟性指標，其定義式分別為
製冷係數： （ε可能大於1，等於1，小於1）
供熱係數： （ε′總是大於1）
可逆/不可逆循環
按組成循環的每個過程是否都在可逆條件下進行，有可逆循環和不可逆循環兩種。一切實際的熱力循環由於 傳熱時系統與熱源之間總會有溫差存在，工質膨脹作功或接受壓縮時也必然存在著摩擦和擾動等不可逆因素，因此全都是不可逆循環。
熱力循環的評價
為了定量地評價正循環在能量轉換方面的完善性，常用的指標就是循環熱效率，通常用符號η表示，它的定義就是循環淨功W=∑Wj與工質從高溫熱源中吸收熱量Q1的比值： η=W/Q1。
為了定量地評價逆循環在能量轉換方面的完善性，常用的指標就是循環性能係數，通常用符號COP表示，它的定義，對於制冷機，就是工質從低溫熱源所吸收的熱量QL與循環淨功W=∑Wj的比值： COPR=QL/W。
對於熱泵，循環性能係數COPHP的定義是工質向高溫熱源所放出的熱量QH與循環淨功W=∑Wj的比值：
COPHP=QH/W。
