At opbygge en termisk maskine, der kan gøre arbejdet ved hjælp af varme, skal du oprette visse betingelser.Først og fremmest, at varmemaskinen fungere i en cyklisk tilstand, hvor antallet af på hinanden følgende termodynamiske processer for at skabe en sløjfe.Resultatet af cyklusgassen indesluttet i en cylinder med et bevægeligt stempel, virker.Men en cyklus til periodisk drift af maskinen er lille, bør man udføre cykler gentagne gange inden for en bestemt tid.Den samlede arbejde udført i den angivne tid, i virkeligheden divideret med tiden giver en anden vigtigt begreb - magt.
I midten af det XIX århundrede skabte de første varme motorer.De er arbejdet, men bruger mere varmemængde fremstillet ved forbrænding af brændsel.Det var dengang, teoretiske fysikere spurgte: "som en gas værker i termisk maskine?Hvordan du får mest arbejdet med et minimum af brændstof? »
at udføre analyse af gassen nødvendig for adgang til hele systemet af definitioner og begreber.Samlingen af alle definitioner, og skabt et helt forskningsområde, kaldet "Engineering Termodynamik".I termodynamik, blev vedtaget af en række antagelser, betyder det ikke aflede opmærksomheden fra de vigtigste konklusioner.Værktøj organ - flygtig gas (eksisterer ikke), som kan komprimeres til nul volumen, hvis molekyler ikke interagerer.I det naturlige miljø, er der kun reelle gasser, som har veldefinerede egenskaber, ikke kan skelnes fra en ideel gas.
vil se en model af dynamikken i arbejdsvæsken, er blevet tilbudt termodynamikkens love, der beskriver de grundlæggende termodynamiske processer såsom:
- isochor - en proces, der udføres uden at ændre lydstyrken for arbejdsfluidet.Betingelser isochor, v = const;
- isobarisk proces - en proces, der udføres uden at ændre trykket i arbejdsfluidet.Betingelser isobarisk proces, P = konst;
- isolerede (isotermiske) proces - en proces, der udføres, mens temperaturen holdes på et givet niveau.Isoterm, T = konst;
- adiabatisk proces (adiabatisk, såkaldte moderne varme engineering) - en proces, udført i rummet uden varmeveksling med omgivelserne.Betingelser for adiabatisk proces, q = 0;
- polytrope proces - det er synteseprocessen, som beskriver alle de termodynamiske processer nævnt ovenfor, samt alle andre muligheder for at indgå i en cylinder med et bevægeligt stempel.
Under oprettelsen af de første varme motorer var på udkig efter en cyklus, hvor du kan få den højeste virkningsgrad (effektivitet).Sadi Carnot, at undersøge en række termodynamiske processer, instinktivt kom til udviklingen af sin cyklus, fik sit navn - den Carnot cyklus.Det har konsekvent udført isoterm, så den adiabatiske kompression proces.Arbejdsgruppen væske efter disse processer har en margin på indre energimarked, men cyklen er ikke afsluttet, så de arbejdende væske ekspanderer og udfører isoterm ekspansion proces.For at fuldføre cyklussen og vende tilbage til de oprindelige indstillinger for arbejdsfluidet udføres adiabatisk ekspansion proces.
Carnot bevist, at effektiviteten i sin cyklus når et maksimum og afhænger kun af temperaturen af de to isotermer.Jo højere forskellen mellem dem, de tilsvarende højere termisk effektivitet.Forsøg på at skabe en varme motor i Carnot cyklus og mislykkedes.Det er en ideel cyklus, der ikke kan udføres.Men han viste sig at være det vigtigste princip i anden lov umuligheden af at få et job, der svarer til omkostningerne til termisk energi.Det gjorde en række definitioner til den anden (lov) af termodynamik, hvorefter Rudolf Clausius indførte begrebet entropi.Hovedkonklusionen af hans forskning - entropien er stigende, hvilket fører til termisk "døden".
vigtigste resultat var forståelsen af Clausius adiabatisk proces, entropi, når du udfører de arbejdende væske ændringer.Derfor er den adiabatisk proces Clausius - er s = konst.Her s - er entropien, hvilket giver et andet navn for fremgangsmåden udføres uden tilførsel eller fjernelse af varme - isentropisk proces.Videnskabsmanden var på udkig efter sådan en cyklus varme motor, som ikke skete til en stigning i entropi.Men desværre, det har undladt at etablere det.Derfor vil jeg udledte, at varmen motoren ikke kan oprettes på alle.
Men ikke alle forskere er blevet konfigureret som pessimistisk.De var på udkig efter de faktiske cyklusser af varme motorer.Som et resultat af deres søgning Nikolaus August Otto skabte sin cyklus varme motor, som nu bliver implementeret i motorer, der kører på benzin.Her udført ved hjælp af den adiabatiske kompression af arbejdstiden krop og isochorisk varmetilførsel (forbrænding ved konstant volumen), så er der adiabatisk ekspansion (arbejdet i arbejdsmediet stigende i volumen), og isochorisk fjernelse af varme.Første forbrændingsmotor Otto anvendt som gasser brændbare brændstof.Mange blev senere opfundet karburatorer, som begyndte at skabe benzovozdushnoy blanding af luft og benzin dampe og fodring dem ind i motoren cylinder.
I Otto cyklus brændstof blandingen komprimeres, så mængden af komprimering er relativt lille - brændstofblandingen tendens til at detonere (eksplodere ved ankomsten til det kritiske tryk og temperatur).Derfor er arbejdet i den adiabatiske kompression er forholdsvis lav.Her har vi indført et andet koncept: kompressionsforholdet - forholdet mellem den samlede mængde volumenforhold.
Finde måder at øge energieffektiviteten i brændstof fortsat.Øget effektivitet set øge kompressionsforhold.Rudolf Diesel udviklede sin cyklus, hvor leveringen af varme udføres ved konstant tryk (i isobarisk processen).Det dannede grundlag for de knallerter hjælp dieselbrændstof (også kendt som dieselolie).Diesel cyklus er ikke komprimeret brændstof-luft blandingen og luft.Så de siger arbejdet udføres i en adiabatisk proces.Temperaturen og trykket ved udgangen af høj kompression, så dysen udføres gennem brændstofindsprøjtning.Det blandes med varm luft, det danner en brændbar blanding.Det brænder, det øger den interne energi af arbejdsfluidet.Yderligere ekspansion af gassen på den adiabatiske, engageret slagtilfælde.
forsøg på at gennemføre Diesel cyklus i varme motorer mislykkedes, så Gustav Trinkler skabt kombineret cyklus Trinklera.Og dets anvendelse i de nuværende dieselmotorer.I den cyklus af den varme, der leveres af Trinklera isochor, og derefter på isobarer.Først efter dette er gjort, adiabatisk ekspansion proces af arbejdsfluidet.
Analogt med varmen motor arbejder stempel og turbine.Men deres proces til fjernelse af varme ved slutningen af det anvendelige adiabatiske ekspansion af gassen udføres ved isobarer.For flyvemaskiner med turbine og turboprop adiabatisk proces udføres to gange under kompression og ekspansion.
For at retfærdiggøre alle de grundlæggende begreber adiabatisk proces er blevet foreslået formler.Det fremgår væsentlig mængde, kaldet den adiabatiske indeks.Dens værdi for en diatomiske gas (oxygen og nitrogen - er de vigtigste diatomiske gasser i luften) lig med 1,4.For at beregne den adiabatiske indeks brugt to interessante egenskaber, nemlig isobarisk og isochorisk varmekapacitet af arbejdsmiljøet væske.Forholdet mellem k = Cp / Cv - er den adiabatiske indeks.
Hvorfor teoretiske cyklus varme motorer anvendt adiabatisk proces?Faktisk polytrope proces udføres, men fordi de forekommer ved høj hastighed, til at indtage fravær af varmeudveksling med miljøet.
90% af elektriciteten er produceret af termiske kraftværker.I dem anvendes som arbejdsfluidet damp.Det opnås ved kogende vand.For at øge arbejdsevne af damp, er overhedet.Derefter højtryk overhedet damp tilføres dampturbinen.Det forpligtede også en adiabatisk ekspansion procesdamp.Turbine bliver valsning, det transmitteres til den elektriske generator., Som til gengæld genererer elektricitet til forbrugerne.Dampturbiner operere på Rankine-cyklus.Ideelt effektivitet er også forbundet med en stigning i temperatur og tryk damp.
Som det fremgår af ovenstående adiabatisk proces er meget almindeligt i fremstilling af mekanisk og elektrisk energi.
