Да се изгради топлинна машина, която може да направи работата с помощта на топлина, трябва да създадете определени условия.На първо място, на топлинен двигател да работи в цикличен режим, където броят на последователните термодинамични процеси, за да се създаде контур.Резултатът от циркулиращия газ, затворен в цилиндър с подвижно бутало, работи.Но един цикъл за периодично работа с машината е малка, тя трябва да изпълнява цикли многократно в рамките на определен период от време.Общият работата, извършена по време на определеното време, в действителност, разделена на път дава още една важна концепция - власт.
В средата на ХIХ век, създадена първите топлинни двигатели.Те са дело, но прекарват повече количество топлинна енергия, произведена от изгаряне на горивото.След това беше, че теоретичните физици зададен: "Като газовите заводи в топлинна машина?Как да получите най-много работа с минимално гориво? »
да извършва анализ на необходим за влизане в цялата система на дефиниции и понятия газ.Събирането на всички определения, и създаде цяла изследователска област, наречена "Engineering термодинамика".В термодинамиката, бе приет от редица предположения, това не води до отклонение от основните изводи.Инструменти тялото - ефимерна газ (не съществува), който може да се компресира до нула обем, чиито молекули не си взаимодействат.В естествената среда, има само реални газове, които имат добре определени свойства, неразличими от идеален газ.
За да видите модел на динамиката на работната течност, са били предложени на законите на термодинамиката, които описват основните термодинамични процеси, като например:
- изохорен процес - процес, който се извършва без да се променя обема на работния флуид.Условия изохорен процес, о = на константи;
- изобарен процес - процес, който се извършва без да се променя налягането в работния флуид.Условия изобарен процес, P = конст;
- изолация (изотермичен) процес - процес, който се извършва при поддържане на температурата на дадено ниво.Изотермичният процес, T = конст;
- адиабатен процес (адиабатно, т.нар модерна топлотехника) - процес, извършена в пространството без топлообмен с околната среда.Условия за адиабатен процес, р = 0;
- политропно процес - това е процес на синтез, който описва всички термодинамични процеси споменати по-горе, както и всички други възможности за ангажиране в цилиндър с подвижно бутало.
По време на създаването на първите топлинни двигатели търсехме цикъл, в който можете да получите най-висока ефективност (ефективност).Сади Карно, разглеждане на набор от термодинамични процеси, инстинктивно дойде за развитието на своя цикъл, имам си име - на цикъла на Карно.Той е последователен извършва изотермични, тогава процесът на адиабатно компресиране.Работният флуид след тези процеси разполага със свобода на вътрешния енергиен, но цикълът не е приключило, така че работният флуид се разширява и извършва изотермични процес експанзия.За да се завърши цикълът и се върнете към оригиналните настройки на работния флуид се извършват адиабатен процес експанзия.
Карно доказа, че ефективността на своя цикъл достига максимум и зависи само от температурата на двете изотермите.Колкото по-висока разликата между тях, съответно по-висока термична ефективност.Опитите за създаване на топлинен двигател на цикъла на Карно и не успяха.Това е идеално цикъл, който не може да се извърши.Но той се оказа основният принцип на втория закон на невъзможността за получаване на работа, равна на разходите за топлинна енергия.Тя направи редица определения за втория (закона) на термодинамиката, според който Рудолф Клаузиус въвежда понятието ентропия.Основният извод от изследването си - ентропията се увеличава, което води до термична "смърт".
най-важното постижение е разбирането за адиабатен процес на Клаузиус, ентропията при изпълнение на работните промени течност.Следователно, адиабатен процес Клаузиус - е лидер = Конст.Тук е - е ентропията, което дава друго име за процеса се извършва без доставки или премахване на топлина - изентропична процес.Ученият е търсил такава топлинна енергия с двигател с цикъл на, които не са се случвали до увеличаване на ентропията.Но, за съжаление, това не е успял да го утвърди.Затова аз се заключи, че топлината двигателят не може да се създаде най-малко.
Но не всички изследователи са конфигурирани като песимистични.Търсеха действителните цикли на топлинните машини.В резултат на тяхното търсене Николаус Август Ото създава своята топлина цикъл на двигателя, който в момента се изпълнява в двигатели, работещи на бензин.Тук процесът извършва от адиабатно компресиране на работното тяло и изохорен топлинна мощност (горене при постоянен обем), а след това има адиабатно разширение (работа в работната среда увеличаването на нейния обем), и изохорен отвеждане на топлината.Първо двигател с вътрешно горене Ото използва като гориво горивни газове.Много по-късно са били измислени карбуратори, които започнаха да се създаде benzovozdushnoy смес от въздух и бензинови изпарения и хранене в цилиндъра на двигателя.
В Otto смес горивен цикъл е компресиран, така че размерът на компресия е относително малък - горивна смес има тенденция да се взривяват (експлодира при достигане на критичното налягане и температура).Следователно, работата в процеса на адиабатно сгъстяване е относително ниска.Тук ние въведохме друга концепция: съотношението на компресия - съотношението между общия обем към обем.
Намирането на начини за увеличаване на енергийната ефективност на гориво продължава.Повишената ефективност вижда на увеличаване степента на сгъстяване.Рудолф Дизел разработен си цикъл, в който доставката на топлинна се извършва при постоянно налягане (в изобарната процеса).Тя формира основата за двигатели цикъл, използващи дизелово гориво (известен също като дизелово гориво).Diesel цикъл не е компресиран гориво-въздушна смес и въздух.Така че те казват, че работата се извършва в адиабатен процес.Температурата и налягането в края на висока компресия, така че дюзата се осъществява чрез инжектиране на гориво.Тя се смесва с горещ въздух, тя образува горими смес.Тя гори, като увеличава вътрешната енергия на работния флуид.Нататъшното разрастване на газа е на адиабатно, ангажиран ход.
опит за прилагане на Diesel цикъл в топлинните двигатели се провали, така Gustav Trinkler създаден комбиниран цикъл Trinklera.И използването му в сегашните дизелови двигатели.В цикъла на топлинна енергия, предоставено от Trinklera isochor, а след това върху isobars.Едва след като това бъде направено, адиабатен процес разширяване на работния флуид.
По аналогия с топлина двигателят работи буталата и турбина.Но тяхното процес на премахване на топлина в края на полезния адиабатно разширяване на газа се извършва чрез isobars.За самолети с турбинни и с турбовитлов адиабатен процес се осъществява на два пъти по време на компресия и разширяване.
да оправдае всички фундаментални понятия за адиабатен процес са били предложени формули.Изглежда важно количество, наречен адиабатно индекс.Неговата стойност за двуатомен газ (кислород и азот - са основните двуатомни газове присъстват във въздуха), равни на 1,4.За изчисляване на индекса адиабатичен използвани две интересни характеристики, а именно изобарната и изохорен топлинен капацитет на работната течност.Съотношението на к = CP / Cv - е адиабатно индекс.
Защо топлинни двигатели теоретичния цикъл се използват адиабатен процес?Всъщност политропно процес се извършва, но тъй като те се появят при висока скорост, направен да се предположи, отсъствие на топлообмен с околната среда.
90% от електричеството се генерира от топлоелектрическите централи.В тях се използва като работен флуид пара.Той се получава в кипяща вода.За да се повиши работоспособността на пара, това е прегрята.След това, с високо налягане прегрята пара се подава към парната турбина.Той също така се ангажира адиабатен процес експанзия пара.Турбина получава подвижен, той се предава на електрически генератор.Това, от своя страна, генерира електрическа енергия на потребителите.Парни турбини работят на цикъла на Ранкин.В идеалния случай ефективност се свързва с повишаване на температурата и налягането на пара.
Както се вижда от изложеното по-горе, на адиабатен процес е много често в производството на механични и електрически енергия.
