Um eine Wärmekraftmaschine, die die Arbeit unter Verwendung von Wärme tun können, zu bauen, müssen Sie bestimmte Bedingungen zu schaffen.Erstens, die Wärmekraftmaschine in einem zyklischen Betrieb, in dem die Anzahl von aufeinanderfolgenden thermodynamischer Prozesse, um eine Schleife zu erzeugen bedienen.Das Ergebnis der Kreislaufgas in einem Zylinder mit einem beweglichen Kolben eingeschlossen ist, nicht funktioniert.Aber einem Zyklus zum periodischen Betrieb der Maschine gering ist, sollte die Zyklen wiederholt innerhalb einer bestimmten Zeit durchzuführen.Die gesamte Arbeit während der angegebenen Zeit durchgeführt wird, in Wirklichkeit geteilt durch die Zeit gibt ein anderes wichtiges Konzept - Macht.
In der Mitte des XIX Jahrhunderts schuf die ersten Wärmekraftmaschinen.Sie sind die Arbeit, sondern mehr ausgeben Wärmemenge bei der Verbrennung von Kraftstoff erzeugt wird.Es war dann, dass theoretische Physiker gefragt: "als Gaswerken in der thermischen Maschine?Wie man die meiste Arbeit mit einem Minimum an Kraftstoff bekommen? »
zur Analyse der benötigt wird, um das ganze System der Definitionen und Konzepte geben Gas durchzuführen.Die Sammlung aller Definitionen, und schuf eine ganze Forschungsgebiet, genannt "Thermodynamik".In der Thermodynamik wurde von einer Reihe von Annahmen erlassen, ist es nicht von den wichtigsten Schlussfolgerungen ablenken.Werkzeuge Körper - kurzlebige Gas (nicht vorhanden), die auf Null Volumen, deren Moleküle interagieren nicht zusammengedrückt werden kann.In der Natur gibt es nur reale Gase, die gut definierte Eigenschaften aufweisen, zu unterscheiden von einem idealen Gas.Ein Prozess, der ohne Veränderung des Volumens der Arbeitsflüssigkeit durchgeführt wird -
- isochoren Prozess:
Um ein Modell der Dynamik des Arbeitsfluids zu sehen, wurden die Gesetze der Thermodynamik, die die grundlegenden thermodynamischen Vorgänge zu beschreiben, wie angeboten.AGB isochoren Prozess, v = const;
- isobarischen Prozeß - ein Prozess, der ohne Veränderung des Drucks in der Arbeitsflüssigkeit durchgeführt wird.AGB isobaren Prozess P = const;
- isoliert (isotherm) Prozess - ein Prozess, der ausgeführt wird, während die Temperatur auf einem bestimmten Niveau.Isothermen Verfahren, T = const;
- adiabatische Verfahren (adiabatische, so genannte moderne Wärmetechnik) - ein Prozess, im Raum ohne Wärmeaustausch mit der Umgebung durchgeführt.AGB adiabatische Prozess, q = 0;
- Polytrop - es ist das Syntheseverfahren, die alle oben erwähnten thermodynamischen Vorgänge als auch alle anderen Möglichkeiten für den Eintritt in einen Zylinder mit einem beweglichen Kolben beschreibt.
Während der Erstellung der ersten Wärmekraftmaschinen wurden für einen Zyklus, in dem Sie die höchste Effizienz (Wirkungsgrad) zu suchen.Sadi Carnot, der Prüfung einer Reihe von thermodynamischen Prozessen, instinktiv kam zur Entwicklung ihres Zyklus, erhielt seinen Namen - den Carnot-Prozess.Nach ständiger isothermen durchgeführt wird, dann ist die adiabatische Verdichtungsprozess.Das Arbeitsfluid nach dieser Verfahren hat einen Rand der inneren Energie, doch der Zyklus noch nicht abgeschlossen ist, so dass das Arbeitsfluid expandiert und führt isothermen Expansionsprozesses.Um den Zyklus abzuschließen und zurück auf die ursprünglichen Einstellungen des Arbeitsfluid adiabatische Expansion Prozess durchgeführt.
Carnot bewiesen, dass die Effizienz in ihren Zyklus ein Maximum erreicht, und hängt nur von der Temperatur der zwei Isothermen.Je höher der Unterschied zwischen ihnen ist, um so höhere Wärmeeffizienz.Versuche, eine Wärmekraftmaschine des Carnot-Prozess zu erstellen und scheiterte.Es ist ein ideales Zyklus, die nicht ausgeführt werden können.Aber er erwies sich als das Hauptprinzip des zweiten Hauptsatzes der Unmöglichkeit, einen Job zu bekommen, gleich die Kosten der Wärmeenergie.Es machte eine Reihe von Definitionen auf die zweite (Recht) der Thermodynamik, wonach Rudolf Clausius wurde das Konzept der Entropie.Die wichtigste Schlussfolgerung seiner Forschung - die Entropie nimmt zu, was zu einer thermischen führt "Tod".
wichtigste Errungenschaft war das Verständnis der Clausius adiabatische Prozess, der Entropie bei der Durchführung der Arbeitsflüssigkeit ändert.Daher ist die adiabatische Prozess Clausius - ist s = konst.Hier ist, - ist die Entropie, die einen anderen Namen gibt für das Verfahren ohne Zufuhr oder Abfuhr von Wärme durchgeführt - Isentrop.Der Wissenschaftler wird für einen solchen Zyklus Wärmekraftmaschine, die nicht zu einer Zunahme in der Entropie entstanden sind suchen.Aber, leider, dies hat es versäumt, es zu schaffen.Deshalb habe ich abgeleitet, dass die Wärmekraftmaschine gar nicht erstellt werden.
Aber nicht alle Forscher haben so pessimistisch konfiguriert wurde.Sie wurden für die eigentlichen Zyklen von Wärmekraftmaschinen suchen.Als Ergebnis ihrer Suche Nikolaus August Otto schuf seine Zyklus Wärmekraftmaschine, die nun in Motoren mit Benzin laufen, implementiert.Hier wird der Kompressionsvorgang durchgeführt adiabatische Arbeitsfluid und isochore Wärmezufuhr (Verbrennung bei konstantem Volumen), dann gibt es eine adiabatische Expansion (Arbeit in den Arbeitskörper während ihrer Volumenvergrößerung durchgeführt) und die isochore Wärmeabfuhr.Erste Verbrennungsmotor Otto verwendet als Brenngas.Viele wurden später erfunden Vergasern, die benzovozdushnoy Gemisch aus Luft und Benzindämpfe erzeugen begann und deren Einspeisung in den Motorzylinder.
In Ottokraftstoffgemisch wird komprimiert, so dass die Stärke der Kompression ist relativ klein - Kraftstoff-Gemisch dazu neigt, zu detonieren (explodieren bei Erreichen der kritischen Druck und Temperatur).Daher ist die Arbeit in der adiabatischen Kompressionsprozesses relativ gering ist.- Das Verhältnis der Gesamtmenge im Verhältnis zum Volumen der Kompressionsverhältnis: hier haben wir ein anderes Konzept vorgestellt.
Wege zu finden, die Energieeffizienz des Kraftstoffs weiter zu erhöhen.Mehr Effizienz bei der Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses zu sehen.Rudolf Diesel an seinem Zyklus, in dem die Wärmezufuhr bei konstantem Druck durchgeführt wird (in der isobaren Prozess).Es bildet die Grundlage für die Takt-Motoren mit Dieselkraftstoff (auch als Dieselkraftstoff bezeichnet).Die Diesel-Zyklus nicht komprimierte Kraftstoff-Luft-Gemisch und Luft.Und sie sagen, dass die Arbeit in einem adiabatischen Prozess gemacht.Die Temperatur und der Druck am Ende der Hochkompressions, so dass die Düse wird durch die Kraftstoffeinspritzung durchgeführt.Es wird mit Heißluft vermischt wird, bildet es ein brennbares Gemisch.Es brennt, es die innere Energie des Arbeitsfluids erhöht.Weitere Expansion des Gases über die adiabatische, engagierte Schlaganfall.
Versuch, die Diesel-Zyklus in Wärmekraftmaschinen umsetzen konnte, so Gustav Trinkler erstellt GuD Trinklera.Und seine Verwendung in der aktuellen Dieselmotoren.In dem Zyklus des von Trinklera isochore Wärmezufuhr, und dann auf die Isobaren.Erst nachdem dies geschehen ist, adiabatischen Expansionsprozess des Arbeitsfluids.
Analog der Wärmekraftmaschine Arbeitskolben und Turbine.Aber ihre Prozess der Entfernung von Wärme am Ende der Nutzungs adiabatische Expansion des Gases durch Isobaren geführt.Bei Flugzeugen mit Turbinen und Turboprop-adiabatische Prozess wird zweimal während Kompression und Expansion durchgeführt.
Um alle grundlegenden Konzepte der adiabatische Prozeß vorgeschlagen worden Verfahren zu rechtfertigen.Es scheint, wichtige Größe, die so genannte adiabatische Index.Ihr Wert für ein zweiatomiges Gas (Sauerstoff und Stickstoff - sind die Haupt zweiatomigen Gasen in der Luft vorhanden) gleich 1,4.Zur Berechnung der adiabatischen Index verwendet zwei interessante Eigenschaften, nämlich isobaren und isochore Wärmekapazität des Arbeitsfluids.Das Verhältnis von k = Cp / Cv - ist die adiabatische Index.
Warum theoretischen Zyklus Wärmekraftmaschinen verwendet adiabatische Prozess?Tatsächlich Polytrop durchgeführt werden, sondern weil sie mit hoher Geschwindigkeit auftreten, gemacht, um die Abwesenheit einer Wärmeaustausch mit der Umgebung zu übernehmen.
90% der Elektrizität wird von Wärmekraftwerken erzeugt wird.In ihnen wird als das Arbeitsfluid Wasserdampf verwendet wird.Es befindet sich auf kochendes Wasser erhalten.Um die Arbeitsfähigkeit von Wasserdampf zu erhöhen, ist es überhitzt.Dann wird die Hochdruck-Heißdampf an die Dampfturbine geliefert.Es ist auch verpflichtet eine adiabatische Expansion Prozessdampf.Turbine ins Rollen kommt, ist es mit dem elektrischen Generator übertragen wird.Das wiederum erzeugt Strom für die Verbraucher.Dampfturbinen arbeiten nach dem Rankine-Zyklus.Idealereffizienz wird auch mit einem Anstieg der Temperatur und Druckdampf verbunden.
Wie aus dem obigen ersichtlich ist, ist der adiabatische Prozeß sehr häufig bei der Herstellung von mechanischer und elektrischer Energie.
