Å bygge et termisk maskin som kan gjøre jobben ved hjelp av varme, må du opprette visse vilkår.Først av alt, til varmemaskinen fungere i en syklisk modus, hvor antallet etterfølgende termodynamiske prosesser for å lage en løkke.Resultatet av syklusgassen innesluttet i en sylinder med et bevegelig stempel, virker.Men en syklus for periodisk bruk av maskinen er liten, det bør utføre sykluser gjentatte ganger i løpet av en viss tid.Den totale arbeidet som utføres i løpet av den angitte tiden, i virkeligheten delt på tid gir et annet viktig begrep - makt.
I midten av det nittende århundre skapte de første varme motorer.De er arbeidet, men bruke mer mengden av varme som produseres ved forbrenning av brennstoffet.Det var da teoretiske fysikere spurte: "Som en gass fungerer i termisk maskin?Hvordan få mest arbeid med minimum av drivstoff? »
å utføre analyser av gass nødvendig for å få hele systemet av definisjoner og begreper.Samlingen av alle definisjoner, og skapt et helt forskningsfelt, kalt "Engineering termodynamikk".I termodynamikk, ble adoptert av en rekke forutsetninger, betyr det ikke avviker fra de viktigste konklusjonene.Verktøy kroppen - flyktig gass (finnes ikke), som kan komprimeres til null volum hvis molekyler ikke samhandle.I naturen, er det eneste reelle gasser, som har veldefinerte egenskaper, utvisket fra en ideell gass.
vil vise en modell av dynamikken i arbeidsmediet, har blitt tilbudt de termodynamiske lover, som beskriver de grunnleggende termodynamiske prosesser som for eksempel:
- isokoriske prosess - en prosess som utføres uten å endre volumet av arbeidsmediet.Forhold isokoriske prosess, v = const;
- isobar prosess - en prosess som blir utført uten å endre trykket i arbeidsmediet.Forhold Isobar prosess, P = konst;
- isolert (isoterm) prosess - en prosess som utføres mens temperaturen opprettholdes på et gitt nivå.Isoterm prosess, T = const;
- adiabatisk prosess (adiabatisk, såkalte moderne varmeteknisk) - en prosess, utført i rommet uten varmeveksling med omgivelsene.Betingelser for adiabatisk prosess, q = 0;
- polytropisk prosess - det er synteseprosessen, som beskriver alle de termodynamiske prosesser som er nevnt ovenfor, så vel som alle andre muligheter for inngrep i en sylinder med et bevegelig stempel.
Under etableringen av de første varme motorer var på utkikk etter en syklus der du kan få den høyeste effektivitet (effektivitet).Sadi Carnot, undersøke et sett av termodynamiske prosesser, instinktivt kom til utvikling av sin syklus, fikk sitt navn - Carnot syklus.Det har konsekvent utført isoterm, så adiabatisk kompresjon prosessen.Arbeidsmediet etter disse fremgangsmåter har en margin av indre energi, men syklusen er ikke avsluttet, slik at arbeidsmediet ekspanderer og utfører isotermisk ekspansjonsprosess.For å fullføre syklusen, og gå tilbake til den opprinnelige innstillingen på arbeidsmediet utføres adiabatisk ekspansjonsprosess.
Carnot vist at effektiviteten i syklusen når et maksimum, og er kun avhengig av temperaturen av de to isotermer.Jo høyere forskjellen mellom dem, den tilsvarende høyere termisk virkningsgrad.Forsøk på å skape en varme motoren på Carnot syklus og mislyktes.Det er et ideelt syklus som ikke kan utføres.Men han beviste det viktigste prinsippet for andre lov umuligheten av å få en jobb, lik kostnadene ved termisk energi.Det er gjort en rekke definisjoner til andre (loven) av termodynamikk, som sier Rudolf Clausius introduserte begrepet entropi.Hovedkonklusjonen i sin forskning - entropien øker, noe som fører til termisk "død".
viktigste prestasjon var forståelsen av Clausius adiabatisk prosess, entropi når du utfører arbeidsmediet endringer.Derfor er den adiabatiske prosessen Clausius - er s = const.Her er - er entropien, som gir et annet navn for prosessen gjennomføres uten tilførsel eller fjerning av varme - isentropisk prosess.Forskeren var på utkikk etter en slik syklus varme motoren, noe som ikke skjedde til en økning i entropi.Men, dessverre, dette har ikke klart å etablere det.Derfor utledet jeg at varmen motoren ikke kan opprettes i det hele tatt.
Men ikke alle forskere har blitt konfigurert som pessimistisk.De var ute etter selve sykluser av varme motorer.Som et resultat av deres søk Nikolaus august Otto skapte sin syklus varme motoren, som nå blir implementert i motorer som kjører på bensin.Her er den prosess som utføres ved den adiabatiske kompresjon av arbeids legemet og isokoriske varmetilførsel (forbrenning ved konstant volum), så er det adiabatisk ekspansjon (arbeid som utføres i arbeidsmediet øker i volum), og isokoriske varmefjerning.Først forbrenningsmotor Otto brukes som brennbare brenngasser.Mange ble senere oppfunnet forgassere, som begynte å lage benzovozdushnoy blanding av luft og bensin damp og mater dem inn i motoren sylinder.
I Otto syklus brennstoffblandingen er komprimert, så mengden komprimering det er relativt små - drivstoffblanding tendens til å detonere (eksplodere ved å nå kritisk trykk og temperatur).Derfor er det arbeid i den adiabatiske kompresjonsprosess relativt lav.Her har vi innført et annet konsept: kompresjonsforholdet - forholdet mellom det totale volum til volum-forhold.
Finne måter å øke energieffektiviteten i drivstoff fortsatt.Økt effektivitet sett i å øke kompresjonsforholdet.Rudolf Diesel utviklet sin syklus der tilførselen av varme utføres ved konstant trykk (i isobar prosess).Det dannet grunnlaget for de taktsmotorer som bruker diesel (også kjent som diesel).Diesel syklusen er ikke komprimert drivstoff-luft-blanding og luft.Så de sier at arbeidet er utført i en adiabatisk prosess.Temperaturen og trykket ved enden av høy kompresjon, slik at munnstykket er utført gjennom innsprøytings.Det er blandet med varm luft, danner en brennbar blanding.Det brenner, øker den indre energi av arbeidsfluid.Videre ekspansjon av gassen er på adiabatisk, engasjerte hjerneslag.
forsøk på å implementere Diesel syklus i varme motorer sviktet, så Gustav Trinkler opprettet blandet kjøring Trinklera.Og bruken i dagens dieselmotorer.I syklusen av varmen levert av Trinklera isochor, og deretter på isobarene.Først etter at dette er gjort, adiabatisk ekspansjonsprosess av arbeidsfluid.
Ved analogi med den varme motoren arbeider stempel og turbin.Men deres prosessen med å fjerne varme ved enden av det nyttige adiabatisk ekspansjon av gassen utføres av isobarene.For fly med turbin og turboprop adiabatisk prosess blir utført to ganger i løpet av kompresjon og ekspansjon.
For å rettferdiggjøre alle de grunnleggende begrepene adiabatisk prosess er foreslått formler.Det synes viktig størrelse, kalt adiabatisk indeks.Dens verdi for en diatomisk gass (oksygen og nitrogen - er de viktigste diatomiske gasser som er tilstede i luft) er lik 1,4.For å beregne den adiabatiske indeksen benyttes to interessante egenskaper, nemlig isobar og isokoriske varmekapasitet av arbeidsfluid.Forholdet mellom k = Cp / Cv - er adiabatisk indeks.
Hvorfor teoretisk sykkel varme motorer brukes adiabatisk prosess?Egentlig polytropisk prosess er utført, men fordi de forekommer i høy hastighet, laget for å anta fravær av varmeutveksling med omgivelsene.
90% av elektrisitet generert av termiske kraftverk.I de blir benyttet som arbeidsfluid damp.Det oppnås ved kokende vann.For å øke arbeidskapasitet av damp, det er overopphetet.Deretter blir høytrykks overhetet damp som leveres til dampturbinen.Det har også begått en adiabatisk ekspansjon prosessdamp.Turbinen kommer rullende, blir overført til den elektriske generator.Som i sin tur genererer elektrisk kraft til forbrukere.Dampturbiner operere på Rankine syklusen.Ideelt effektivitet er også forbundet med en økning i temperatur og trykk damp.
Som det fremgår av det ovenstående, er den adiabatiske prosessen svært vanlig i produksjon av mekanisk og elektrisk energi.
