de construire une machine thermique qui peut faire le travail en utilisant la chaleur, vous avez besoin pour créer certaines conditions.Tout d'abord, le moteur thermique de fonctionner dans un mode cyclique, où le nombre de processus thermodynamiques consécutives pour créer une boucle.Le résultat du gaz à cycle fermé dans un cylindre avec un piston mobile, ne fonctionne.Mais un cycle de fonctionnement périodique de la machine est petite, il doit exécuter les cycles à plusieurs reprises dans un certain délai.Le travail exécuté pendant la durée spécifiée, en réalité divisé par le temps donne un autre concept important - pouvoir.
Dans le milieu du XIX e siècle a créé les premiers moteurs thermiques.Ils sont le travail, mais passent plus de quantité de chaleur produite par la combustion du carburant.Ce fut alors que les physiciens théoriques ont demandé: "Comme un gaz œuvres en machine thermique?Comment faire pour obtenir le plus de travail avec le minimum de carburant? »
d'effectuer une analyse du gaz nécessaire pour entrer dans le système entier des définitions et des concepts.La collection de toutes les définitions, et a créé une zone de recherche ensemble, appelé "ingénierie thermodynamique".En thermodynamique, a été adoptée par un certain nombre d'hypothèses, il ne déroge pas à les principales conclusions.Outils corps - gaz éphémère (ne pas exister), qui peut être comprimé à zéro volume dont les molécules ne pas interagir.Dans le milieu naturel, il n'y a que les gaz réels, qui ont des propriétés bien définies, indiscernable d'un gaz parfait.
Pour visualiser un modèle de la dynamique du fluide de travail, ont été offerts les lois de la thermodynamique, qui décrivent les processus thermodynamiques de base tels que: processus isochore
- - un processus qui est réalisée sans modifier le volume du fluide de travail.Conditions processus isochore, v = const;Procédé isobare
- - un processus qui est effectué sans modifier la pression dans le fluide de travail.Conditions processus isobarique, P = const;Isolé (isotherme) processus
- - un processus qui est effectué en maintenant la température à un niveau donné.Processus isotherme, T = const;Processus
- adiabatique (adiabatique, soi-disant génie thermique moderne) - un processus, effectué dans l'espace sans échange de chaleur avec l'environnement.Conditions d'procédé adiabatique, q = 0;Transformation polytropique
- - ce que le processus de synthèse, qui décrit tous les processus thermodynamiques mentionnés ci-dessus, ainsi que toutes les autres possibilités pour venir en prise dans un cylindre avec un piston mobile.
Lors de la création des premiers moteurs thermiques ont été à la recherche d'un cycle dans lequel vous pouvez obtenir la plus grande efficacité (efficacité).Sadi Carnot, l'examen d'un ensemble de processus thermodynamiques, instinctivement, est venu à la mise au point de son cycle, a obtenu son nom - le cycle de Carnot.Il a toujours effectué isotherme, alors le processus de compression adiabatique.Le fluide de travail après ces processus a une marge de l'énergie interne, mais le cycle n'a pas été achevée, de sorte que les dilate fluide de travail et effectue processus d'expansion isotherme.Pour compléter le cycle et revenir à la configuration d'origine du fluide de travail est effectuée processus de détente adiabatique.
Carnot a prouvé que l'efficacité de son cycle atteint un maximum et ne dépend que de la température des deux isothermes.Plus la différence entre eux, le rendement thermique d'autant plus élevé.Des tentatives pour créer un moteur thermique du cycle de Carnot et ont échoué.Il est un cycle idéal qui ne peut être effectuée.Mais il a prouvé le principe essentiel de la seconde loi de l'impossibilité d'obtenir un emploi, égal aux coûts de l'énergie thermique.Il a fait un certain nombre de définitions à la seconde (la loi) de la thermodynamique, selon lequel Rudolf Clausius a introduit le concept d'entropie.La principale conclusion de ses recherches - l'entropie augmente, ce qui conduit à thermique «mort».
réalisation la plus importante a été la compréhension du processus adiabatique Clausius, l'entropie lors de l'exécution des changements de fluide de travail.Par conséquent, le processus adiabatique Clausius - est s = const.Ici s - est l'entropie, qui donne un autre nom pour le processus est réalisée sans apport ou l'enlèvement de la chaleur - processus isentropique.Le scientifique a été à la recherche d'un tel moteur thermique de cycle, ce qui n'a pas eu lieu à une augmentation de l'entropie.Mais, malheureusement, cela n'a pas réussi à l'établir.Par conséquent, je déduis que le moteur thermique ne peut pas être créé du tout.
Mais pas tous les chercheurs ont été configurés aussi pessimiste.Ils étaient à la recherche pour les cycles réels de moteurs thermiques.À la suite de leur recherche Nikolaus Otto Août créé son moteur thermique de cycle, qui est actuellement mis en œuvre dans les moteurs fonctionnant à l'essence.Ici, le processus exécuté par la compression adiabatique de l'organe de travail et isochore entrée de chaleur (combustion à volume constant), puis il ya détente adiabatique (travail effectué dans le milieu de travail de plus en plus son volume), et l'enlèvement isochore de chaleur.Première moteur à combustion interne Otto utilisé comme gaz combustibles combustibles.Beaucoup ont ensuite été inventé carburateurs, qui a commencé à créer mélange benzovozdushnoy de vapeurs d'air et d'essence et de les introduire dans le cylindre du moteur.
Dans mélange de combustible du cycle Otto est comprimé, de sorte que le montant de compression, il est relativement petite - mélange de carburant tend à exploser (exploser après avoir atteint la pression critique et de la température).Par conséquent, le travail dans le processus de compression adiabatique est relativement faible.Ici, nous avons introduit un autre concept: le taux de compression - le rapport entre le volume total de rapport de volume.
Trouver des moyens d'accroître l'efficacité énergétique du carburant continue.Une efficacité accrue vu dans l'augmentation du rapport de compression.Rudolf Diesel a développé son cycle dans lequel la fourniture de chaleur est réalisée à pression constante (dans le processus isobarique).Il a formé la base pour les moteurs de cycle à l'aide de carburant diesel (aussi connu comme le carburant diesel).Le cycle de Diesel ne sont pas compressées mélange carburant-air et air.Alors, ils disent que le travail se fait dans un processus adiabatique.La température et la pression en fin de compression élevé, de sorte que la buse est réalisée par l'injection de carburant.Il est mélangé avec de l'air chaud, il se forme un mélange combustible.Il brûle, il augmente l'énergie interne du fluide de travail.Poursuite de l'expansion du gaz est sur la, course engagée adiabatique.
tentative de mettre en œuvre le cycle de Diesel dans les moteurs thermiques échoué, de sorte Gustav Trinkler créé cycle combiné Trinklera.Et son utilisation dans les moteurs diesel actuels.Lors du premier cycle de la chaleur fournie par Trinklera isochor, puis sur les isobares.Seulement après cela est fait, un processus de détente adiabatique du fluide de travail.
Par analogie avec le moteur thermique piston et turbine de travail.Mais leur processus d'élimination de la chaleur à la fin de l'expansion adiabatique du gaz utile est réalisée par isobares.Pour les avions avec processus de turbine et turbopropulseurs adiabatique est effectuée deux fois lors de la compression et l'expansion.
Pour justifier tous les concepts fondamentaux du processus adiabatique ont été proposées formules.Il semble importante quantité, appelé l'indice adiabatique.Sa valeur pour un gaz diatomique (d'oxygène et d'azote - sont les principaux gaz diatomiques présents dans l'air) égal à 1,4.Pour calculer l'indice adiabatique utilisé deux caractéristiques intéressantes, à savoir la capacité de chaleur isobarique et isochore du fluide de travail.Le rapport de k = Cp / Cv - est l'indice adiabatique.
Pourquoi moteurs thermiques de cycle théorique utilisé processus adiabatique?En fait transformation polytropique sont effectuées, mais parce qu'ils se produisent à grande vitesse, fait de supposer l'absence d'échange de chaleur avec l'environnement.
90% de l'électricité est produite par des centrales thermiques.Dans leur est utilisée comme vapeur de fluide de travail.Il est obtenu à l'eau bouillante.Pour augmenter la capacité de travail de la vapeur, il est surchauffée.Puis, la vapeur d'eau surchauffée à haute pression est fourni à la turbine à vapeur.Il a également engagé un processus d'expansion de la vapeur adiabatique.Turbine obtient le produit laminé, il est transmis au générateur électrique.Cela, à son tour, produit de l'électricité pour les consommateurs.Les turbines à vapeur fonctionnent sur le cycle de Rankine.Idéalement, l'efficacité est également associée à une augmentation de la température et la pression de la vapeur.
Comme on le voit de ce qui précède, le procédé adiabatique est très fréquent dans la production d'énergie mécanique et électrique.
