Norėdami sukurti šiluminę mašiną, kuri gali padaryti darbą, naudojant šilumą, jums reikia sukurti tam tikras sąlygas.Pirmiausia, kad šilumos veikti variklio cikliškas režime, kai iš eilės einančių termodinaminiams procesų skaičius sukurti kilpą.Ciklo dujų, įdėtos į cilindro su kilnojamojo stūmoklių, rezultatas neturi dirbti.Tačiau vienas ciklas periodiškai dirbančią mašiną yra maža, ji turi atlikti ciklus pakartotinai per tam tikrą laiką.Bendras atliekamas per nustatytą laiką darbo, iš tikrųjų, padalytas metu suteikia dar vieną svarbų koncepciją - galią.
viduryje XIX amžiuje sukūrė pirmuosius šiluminiais varikliais.Jie yra darbas, bet praleisti daugiau šilumos kiekį pagaminto kuro degimo.Tai buvo tada, kad teorinės fizikos paklausė: "Kaip dujų gamyklose terminio mašina?Kaip gauti kuo daugiau dirbti su kuro minimumo? »
atlikti analizę dujų reikia įvesti visą sistemą apibrėžimų ir sąvokų.Visų apibrėžimus rinkimas, ir sukūrė visą mokslinių tyrimų erdvę, vadinamą "Inžinerinė termodinamika".Be termodinamikos, buvo priimta tam tikromis prielaidomis, tai neatima iš pagrindinių išvadų.Įrankiai organas - efemeriški dujos (neegzistuoja), kuri gali būti suspausta nulinio tūrio, kurio molekulės neturi sąveikauti.Natūralioje aplinkoje, yra tik realūs dujos, kurios aiškiai apibrėžtų savybių, nesiskiria nuo idealus dujų.
Norėdami peržiūrėti darbingo skysčio dinamikos modelį, buvo pasiūlyta termodinamikos dėsnius, kurie apibūdina pagrindinius Termodinaminės procesus, tokius kaip:
- izochorinis procesas - procesas, kad būtų atliekamas nekeičiant darbo skysčio tūrį.Sąlygos izochorinis procesas, V = const;
- izobarinis procesas - procesas, kuris atliekamas nekeičiant į darbo skysčio slėgis.Sąlygos izobarinis procesas, p = const;
- izoliacija (izoterminis) procesas - procesas, kuris atliekamas išlaikant tam tikro lygio temperatūrą.Izoterminis procesas, T = const;
- Adiabatinis procesas (Adiabatinis, vadinamas šiuolaikinės šilumos inžinerijos) - procesas, atliekamas erdvėje be šilumos mainų su aplinka.Sąlygos adiabatiniu procesu, q = 0;
- politropinis procesas - tai sintezė procesas, kuris apibūdina visas anksčiau minėtas Termodinaminės procesus, taip pat visas kitas galimybes įsitraukti į cilindrą su kilnojamojo stūmoklio.
Per pirmuosius šiluminiais varikliais kūrimo ieško ciklą, kuriame jūs galite gauti aukščiausią efektyvumą (efektyvumas).Sadi Karno, nagrinėjant iš termodinaminių procesų rinkinį, instinktyviai atvyko į savo ciklo plėtrą, ir gavo savo pavadinimą - Karno ciklas.Ji nuosekliai atlikti izoterminė, tada Adiabatinis suspaudimo procesas.Darbo skystis po šių procesų turi vidaus energijos atsargą, bet ciklas nebuvo baigtas, todėl darbo skystis plečiasi ir atlieka izoterminis plėtimosi procesą.Norėdami užbaigti ciklą ir grįžti į pradinius parametrus iš darbo skysčio atliekamų adiabatinius plėtimosi procesą.
Karno įrodė, kad efektyvumas savo ciklo pasiekia didžiausią ir priklauso tik nuo dviejų izotermose temperatūros.Kuo didesnis tarp jų skirtumas, tuo atitinkamai didesnės šiluminis efektyvumas.Bandymai sukurti šilumos variklis Karno ciklo ir nepavyko.Tai yra idealus ciklas, kuris negali būti atliekamas.Bet jis pasirodė pagrindinis principas antrąjį teisę gauti darbą, lygų šilumos energijos sąnaudų neįmanoma.Tai padarė apibrėžimų į antrąjį (teisę) termodinamikos skaičių, pagal kurį Rudolfas Clausius- pristatė entropijos koncepciją.Pagrindinė išvada apie jo tyrimų - entropija didėja, kuri veda prie terminės "mirties".
svarbiausias pasiekimas buvo Clausius- adiabatiniu proceso entropijos Atliekant darbiniam skysčiui keisti supratimą.Todėl Adiabatinis procesas Clausius- - S = const.Čia s - yra entropija, kuri suteikia kitą vardą, kad procesas yra atliekamas be tiekimo arba pašalinimo šilumos - Isentropic proceso.Mokslininkas ieškojau tokio ciklo šilumos variklio, kuris neįvyko in entropijos padidėjimas.Bet, deja, šis neįrodė jį.Todėl aš daryti išvadą, kad šilumos variklis negali būti sukurta ne visiems.
Tačiau ne visi mokslininkai buvo sukonfigūruotas kaip pesimistiškai.Jie ieško faktinių ciklų šiluminiais varikliais.Kaip jų Paieškos rezultatas Nikolaus rugpjūtis Otto sukūrė savo ciklo šilumos variklį, kuris dabar yra įgyvendinama varikliai varomi benzinu.Čia, procesas pagal adiabatiniu suspaudimo, darbo kūno ir isochoric šilumos įėjimo (degimo esant pastoviam tūriui) atliekama, tada yra adiabatinis išsiplėtimas (padaryta darbo terpės didėjančio jos tūrio darbo), ir isochoric šilumos nuvedimo.Pirmasis vidaus degimo variklis, Otto naudojamas kaip degiųjų dujų kuro.Daugelis vėliau buvo išrastas karbiuratorių, kurios pradėjo kurti benzovozdushnoy mišinį oro ir benzino garų ir šėrimo juos į variklio cilindrą.
Be Otto ciklo degalų mišinio yra suspaustas, todėl suspaudimo sumą, kurią jis yra santykinai mažas - kuro mišinys linkęs detonuoti (sprogti pasiekus kritinį slėgį ir temperatūrą).Todėl į adiabatiniu suspaudimo proceso darbas yra santykinai mažas.Čia mes įdiegėme dar vieną sąvoką: suspaudimo laipsnis - iš viso tūrio ir tūrio santykis santykis.
rasti būdų, kaip padidinti energijos vartojimo efektyvumą kuro tęsti.Didesnis efektyvumas vertinamas didinant suspaudimo laipsnis.Rudolf Dyzelinis sukūrė savo ciklą, kurioje šilumos tiekimui yra atliktas esant pastoviam slėgiui (visų izobarės proceso).Tai suformavo ciklo variklių, naudojančių dyzelinį kurą (taip pat žinomas kaip dyzelino) pagrindu.Dyzelino ciklas nėra suspaustas kuro oro mišinį ir oro.Taigi jie sako, kad darbas yra atliekamas adiabatiniu procesą.Temperatūra ir slėgis, esant didelio suspaudimo pabaigoje, todėl antgalis yra atliekamas per kuro įpurškimo.Ji yra sumaišomas su karštu oru, jis suformuoja degiosios mišinį.Jis degina, ji padidina vidinę energiją darbiniam skysčiui.Toliau plėsti dujų yra ant adiabatiniu, atsidavusi insulto.
bandymas įgyvendinti dyzelinį ciklą šilumos variklių nepavyko, todėl Gustav Trinkler sukurta kartu ciklo Trinklera.Ir jo naudojimas dabartinėmis dyzeliniams varikliams.Atsižvelgiant į šilumos pateikta Trinklera lygia intervalo, ciklo ir tada ant isobars.Tik po to, tai yra daroma, adiabatinis išsiplėtimas procesas darbiniam skysčiui.
pagal analogiją su šilumos variklio darbo stūmoklį ir turbina.Tačiau jų procesas pašalinti šilumą tuo naudingo adiabatiniu plėtimosi dujų pabaigoje yra atliekamas isobars.Lėktuvuose, kuriuose yra turbinos ir turbosraigtinė adiabatiniu procesas yra atliekamas du kartus suspaudimo ir plėtimosi metu.
Norėdami pateisinti visus pagrindinius koncepcijos adiabatiniu procese buvo siūlomus formules.Atrodo svarbų kiekį, vadinamas Adiabatinis indeksas.Jo vertė už Dviatomių dujų (deguonies ir azoto - yra pagrindiniai dviatomėms dujos, esančios ore) yra lygus 1,4.Norėdami apskaičiuoti Adiabatinis naudojamas indeksas du įdomius charakteristikas, būtent izobarinių ir isochoric šiluminė talpa darbo skysčiu.K = Cp / CV santykis - tai Adiabatinis indeksas.
Kodėl teorinio ciklo šilumos varikliai naudojami adiabatinius procesą?Faktiškai politropinis procesas yra atliekami, bet, nes jie įvyksta dideliu greičiu, pagamintas prisiimti šilumos mainų su aplinka, nebuvimą.
90% elektros energijos būtų pagaminama šiluminėse elektrinėse.Juose yra naudojamas kaip darbo skysčio garais.Jis yra gaunamas bent verdantį vandenį.Padidinti darbingumą garo, ji yra perkaitintas.Tada, aukšto slėgio garais, perkaitinto tiekiamas į garo turbiną.Ji taip pat įsipareigojo adiabatiniu plėtimosi proceso greitį.Turbina gauna valcavimo, ji yra perduodama į elektros generatoriumi.Tai, savo ruožtu, generuoja elektros energiją vartotojams.Vandens garų turbinos veikti Rankine ciklą.Idealiu efektyvumas taip pat yra susijęs su į temperatūros ir slėgio garais padidėjimą.
Kaip matyti iš pirmiau, Adiabatinis procesas yra labai paplitusi mechaninių ir elektros energijos gamybai.
