Erőgép, Carnot-ciklus
Fontos alkalmazás a termodinamika alkalmazás termikus gépek. Az hőerőgép egy olyan eszköz, amely átalakítja néhány a kapott hő mennyiségét mechanikai munkává. Mechanikai munka hő gyártott motorokat a folyamat kiterjesztése egy anyag, amely az úgynevezett munkaközeg. Mivel a munkafolyadék jellemzően használt gáznemű anyag (benzingőz, a levegő, vízgőz).
Heat motorok két osztályba sorolhatók: egyszer használatos gépek (rakéta pisztoly, stb) és a ciklusos gépek (gőz és belső égésű motorok).
Egy ciklus egy folyamat, az elején és a végén, amely - egybeesik. A ciklusos folyamat az a folyamat ábrán bemutatott 13.3. A munkaciklus áll a rendszer működésének (abc rész) és a munka a rendszeren (CDA rész).
Ábra 13.3 - Circular folyamatábra (p V.). abc - kiterjesztés görbe CDA - kompressziós görbét. A munka egy kör alakú folyamat az ábra részben.
A munka ciklus számszerűen egyenlő a terület abcd számok. Gáz működik a területen abc miatt Előállítva a melegítő hőmennyiség, miközben a részt a gáz CDA munkát a külső erők. A munka a külső erők már kevesebb munka gáz, hogy szükséges-e elvégezni alacsonyabb hőmérsékleten, és így egy bizonyos mennyiségű hőt kell menni a munkaközeg - gáz - egy kevésbé fűtött test - a hűtőszekrénybe. Energia diagramja hőerőgép ábrán látható 13.4.
Az állítás, miszerint hasznos munkát ciklikus gép részvételét igényli két test különböző hőmérsékletű, az úgynevezett elve Carnot.
Ábra 13.4- hőenergia rajz gép: 1 - fűtés;
Ciklus, ahol a hőmennyiség elvettek minden olyan szervezet, a legjobban alakítható mechanikai munka, az úgynevezett Carnot-ciklus. Mivel a munkaközeg működik, mint egy ideális gáz van. Carnot-ciklus két izotermák és két adiabatikus (ábra 13.5).
Ábra 13.5- reakcióvázlat Carnot-ciklus
Az állomáson 1-2 munkaközeget érintkezik a fűtőelem (test nagy hőkapacitású) és megkapja az összeget Q1 hő. Ez megvalósítja izotermikus a gáz (mivel a nagy hőkapacitása a fűtés nem változik a hőmérséklete). Ez a legkényelmesebb egyszeri folyamat, amelyben az összes kapott átadott hőmennyiség mechanikai munkát, szerint az első főtétele:
Rész 2-3 felel adiabatikus az ideális gáz. Ebben a szakaszban a törött kapcsolatot a fűtő és a munkaközeg nem cserélődik hőmennyiség más szervezetekkel. Ez azért is előnyös, mert ebben az esetben a gáz végez munkát, mivel a belső energia, úgy, hogy csökken a gáz hőmérséklete egyenlővé válik T2. Az első főtétele,
Az állomáson 3-4 tartalmazza a munkaközeg hőkapcsoiatban kondenzátor, amelynek nagy a hőkapacitása és a T2 hőmérséklet. Itt az alacsonyabb hőmérsékletű gáz összenyomódik izotermikus, munkavégzéskor, akkor a hűtő adta számszerűen egyenlő mennyiségű hőt, a munka ugyanaz a gáz, valamint küld egy hőmennyiség negatív:
Alacsonyabb hőmérsékleten, ha a belső energia kisebb, mint az eredeti, akkor könnyebb tömöríteni a gázt, így a munka kevesebb, mint A34 A12 működését. Izotermikus kompresszió, ismét a legjövedelmezőbb, mert nem kell változtatni a belső energia a gáz, a kiadások az extra munkát a külső erők. Az utolsó részben a Carnot-ciklus szükséges, hogy visszatérjen a gáz, az eredeti állapotát a legkényelmesebb módon, azaz adiabatikus tömörítse. Adiabatikus kompresszió nincs termikus kontaktusban van a munkaközeg hűtővel és működésének külső erők teljesen megy, hogy növelje a belső energiája a gáz:
Hasznos munkát ciklusonként egyenlő az algebrai összege munkájának egyes szakaszain a Carnot-ciklus. Összehasonlítása képletek (13,25) és (13,28) arra enged következtetni, hogy a munka gáz a szakasz 2-3 egyenlő nagyságú benzinkút 4-1, de ellenkező előjelű, tehát algebrai összege munkálatok a következő szakaszok egyenlő nullával, és a munka ciklus fogja meghatározni az összeget a munkaterületek 1-2 és 3-4:
Ahhoz, hogy tovább vizsgálja a hasznos munkát konverziós egyenlet adiabatikus szakaszok 2-3 és 4-1 a térfogatát feljegyezzük, majd a hőmérséklet és a. Osztjuk a második egyenletet az első és megkapjuk vagy. Mivel ez az egyenlet, akkor vegye ki a számításból a természetes logaritmusa aránya kötetek a képletben (13,29), a kifejezés a hasznos munkát a Carnot-ciklus:
A hatékonyság hő motorok jellemzik a hatékonyságot. arányaként definiáljuk a hasznos munkát, a termelt ciklusonként, hő mennyiségének kapott a fűtőelem ciklusonként:
Behelyettesítve Ebben az egyenletben a hasznos munkát termelt a Carnot-ciklus, képlettel definiált (13,40) és az összeget a hőt kapott a fűtőelem által meghatározott általános képletű (13,25), az átalakítás után szerezni egy expressziós kiszámításához a fűtési hatásfok (COP) a Carnot-ciklus:
Ez a képlet használható csak a hatékonyságának kiszámítására a Carnot-ciklus. Egyéb ciklus hatékonyság kiszámítása az általános képletű (13,41). Abban az esetben, ha több fűtőberendezések, lehet számítani a hőmennyiség összegzésével a hőmennyiség a mindegyik fűtőelem a következő képlet szerint: