Компрессор; 2 – воздушный регенератор-теплообменник ; 3 – камера сгорания; 4 – турбина
Термодинамический цикл ГТУ со сгоранием топлива при 
и регенерацией теплоты (рис. 12.4) состоит из следующих процессов: 1-2 – процесс сжатия воздуха в компрессоре; 2-5 – изобарный подогрев воздуха в регенераторе; 5-3 – изобарный процесс подвода теплоты в камере сгорания топлива; 3-4 – адиабатное расширение газов в турбине; 4-6 – изобарное охлаждение рабочего тела в регенераторе; 6-1 – изобарная отдача рабочим телом теплоты окружающему воздуху.
На sT-диаграмме (рис.12.4,б) теплота, отдаваемая продуктами сгорания на участке изобары 4-6 (пл.с64dc), подводится в регенераторе к сжатому воздуху на участке изобары 2-5. Регенерация будет полной, если охлаждение продуктов сгорания в регенераторе-теплообменнике происходит до температуры воздуха, то есть от 
, до 
. При этом количество теплоты, воспринятое воздухом от регенератора, равно количеству теплоты, отдаваемому в нем продуктами сгорания:
.
При 
имеем: 
.
Термический КПД при полной регенерации определяется выражением:
.
Количество подведенной теплоты в цикле с полной регенерацией:
. (12.5)
Количество отводимой теплоты в цикле с полной регенерацией:
. (12.6)
Тогда
. (12.7)
Согласно уравнениям, приведенным в таблице 12.1, имеем:
.
 |  |
| а | б |
Рис.12.4. Термодинамический цикл ГТУ с подводом теплоты
при и регенерацией теплоты:
а - в vP- диаграмме; б – в sT-диаграмме.
Термический КПД с полной регенерацией:
. (12.8)
Из выражения (12.8 ) видно, что термический КПД ГТУ с изобарным подводом теплоты с полной регенерацией теплоты и адиабатным сжатием воздуха в компрессоре зависит от температуры газа в конце адиабатного расширения 
и начальной температуры газа 
. Чем выше и чем ниже , тем выше 
.
13 Циклы паросиловых установок
Преобразование энергии органического или ядерного топлива в механическую при помощи водяного пара осуществляется в паровых силовых установках (ПСУ). Принципиальная схема простейшей паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина, показана на рис. 13.1, теоретический цикл – на рис. 13.2. Вода, поступающая в котел 1 (т.3), в объеме которого поддерживается постоянное давление, нагревается за счет теплоты, получаемой при сжигании топлива в топке (процесс 3-4) и достигает температуры насыщения Тнпри заданном давлении 
.
Рис. 13.1. Принципиальная схема паросиловой установки, работающей по циклу Ренкина:
а – с насыщенным паром; б - с перегретым паром;
1 – паровой котел; 2 – пароперегреватель; 3 – турбина; 4 – электрогенератор;
5 – конденсатор; 6 – насос.
При последующем подводе теплоты происходит парообразование (процесс 3-4). Полученный сухой насыщенный пар в пароперегревателе 2 перегревается при том же постоянном давлении до требуемой температуры (процесс 5-1). Перегретый пар направляется в проточную часть турбины, где происходит процесс адиабатного расширения 1-2.
Отработавший в турбине пар поступает в конденсатор, в котором охлаждающей водой от пара отбирается количество теплоты 
= пл.22¢аb (рис. 13.2-б), пар конденсируется (процесс 2-2¢) и превращается в воду с параметрами состояния в точке 2¢. Затем конденсат насосом возвращается в котел (точка 3). Обычно при анализе таких циклов вода принимается в качестве несжимаемого тела, поэтому процесс 2¢-3 подачи воды принимается изохорным. Т.к. нижняя пограничная кривая расположена вблизи линии этого процесса, часто процесс сжатия в насосе и подогрев воды в котле до состояния кипения совмещаются (процесс 2¢-4 вsT- диаграмме). Образованный таким образом термодинамический цикл является циклом Ренкина с перегретым паром.
Рис. 13.2. Теоретический цикл Ренкина с перегретым паром:
а – в 
- координатах; б – в 
- координатах.
При осуществлении цикла Ренкина с сухим насыщенным паром адиабатное расширение пара осуществляется после достижения состояния, характеризуемого т.5 (сухой насыщенный пар). Т.е. процесс расширения в данном случае - 5-d.
Для ПСУ в заданном температурном интервале термодинамически наиболее выгодным циклом также мог бы быть цикл Карно (цикл с45d). В цикле Карно конденсация пара в изотермическом процессе 2-3 осуществляется неполностью, поэтому в адиабатном процессе 3-4 сжимается не вода, а влажный пар, который имеет относительно большой объем. Сжатие пара связано с наличием специального компрессора и затратой относительно большой работы на сжатие (пл. с4 
). Кроме того, затрата работы на сжатие увеличивается при повышении начальных параметров пара и или уменьшении конечных параметров 
и 
. При работе во влажном паре происходит механический износ лопаток последних ступеней турбины и компрессора каплями воды. По этим причинам цикл Карно практически не применяется в паросиловых установках и сохраняет лишь теоретическое значение как эталонный цикл, имеющий в заданном температурном интервале максимальный термический КПД.
В рассмотренном выше цикле Ренкина осуществляется полная конденсация пара с последующим адиабатным сжатием 2¢-3 конденсата в насосе, что значительно уменьшает работу на адиабатное сжатие (пл. 2¢3 ). Термический КПД цикла Ренкина может быть вычислен по общему выражению:
. (13.1)
Теплота 
сообщается на участках 3-4-5-1 (рис 13.2) при постоянном давлении и ее можно определить как разность энтальпий конечной (точка 1) и начальной (точка 3) точек процесса:
. (13.2)
Отвод теплоты происходит в конденсаторе по изобаре 2-2¢, следовательно,
. (13.3)
Подставив выражения (13.2) и (13.3) в выражение (13.1), получим:
. (13.4)
Полезная работа цикла 
равна разности работы паровой турбины и работы, затраченной на привод насоса:
.
Работа паровой турбины равна уменьшению энтальпии в процессе 1-2:
.
При адиабатном сжатии воды в насосе и подаче ее в котел затрачивается работа:
,
Тогда
.
Обычно величиной работы насоса, вследствие ее малости по сравнению с работой турбины, пренебрегают, тогда 
и выражение (13.4) принимает вид:
. (13.5)
14 Обратные термодинамические циклы
Холодильный цикл – обратный круговой процесс, предназначенный для передачи теплоты от тел менее нагретых к телам более нагретым при помощи холодильных установок или тепловых насосов. Для охлаждения можно применять воздушную или паровую компрессорные холодильные установки.