Новини освіти і науки:

G+

Тлумачний словник
Авто
Автоматизація
Архітектура
Астрономія
Аудит
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Винахідництво
Виробництво
Військова справа
Генетика
Географія
Геологія
Господарство
Держава
Дім
Екологія
Економетрика
Економіка
Електроніка
Журналістика та ЗМІ
Зв'язок
Іноземні мови
Інформатика
Історія
Комп'ютери
Креслення
Кулінарія
Культура
Лексикологія
Література
Логіка
Маркетинг
Математика
Машинобудування
Медицина
Менеджмент
Метали і Зварювання
Механіка
Мистецтво
Музика
Населення
Освіта
Охорона безпеки життя
Охорона Праці
Педагогіка
Політика
Право
Програмування
Промисловість
Психологія
Радіо
Регилия
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Технології
Торгівля
Туризм
Фізика
Фізіологія
Філософія
Фінанси
Хімія
Юриспунденкция

Лекція 6

Цикли, або та кругові термодинамічні процеси

Циклом називаа-ється сукупність тер-модинаміч-них проце-сів, в яких робоче тіло розширює-ться і під час цього виконує роботу. Потім стискується іі повер-тається у початковий стане поло-жен-ня на що витрачається робота..

1-2 – процес розширення- робота l+lp = пл 1-а-2-г3-в,4

2-1-процес стиснення =lc = пл 2-б-1-в4-г,3

lp> lc на= пл. 1-а-2-б-1 –робота циклу.

Прямими називають цикли, в яких лінія розширен-ня проходить вище лінії стиснення. Прямими циклами працюють всі теплові двигуни.

За зворотними працюють холодильні устаа новкии в них процес стиснення розташований вище процесу розширення..

На виконання такого циклу підводиться робота із зовні і такий цикл називається зворотнім.

§2 Прямий оборотний цикл Карно

Розглянемо цей цикл в рv – діаграмі. Згідно ІІ закону термодинаміки для отримання оператив-ної роботи система повинна складатись з 3-х тіл:

- гарячого джерела Т₁,

- робочого тіла, початковий стан якого характеризується точкою 1,

- холодного джерела Т₂.

Робоче тіло в стані 1 підключається до гарячого джерела Т₁ і розширюється в ізотермічному процесі 1-2. Під час цього до робочого тіла з гарячого джерела підводиться теплота q₁, у точці 2 робоче тіло відключається від гарячого джерела і розширюється адіабатно в процесі 2-2-3.

Ізотермічно стискуається в процесі 3-4, на що витрачається робота l₃₃ і відводиться теплота q₂.

Далі робоче тіло стискується в адіабатичному процесі 4-1 і витрачає роботу l₄ .

1-2-+ l₃₁

2-3-+ l₂

3-4-- l₃

4-3--l

В результаті виконання цього циклу отримаємо роботу, яка =( l₁+ l₂)-(l₃+l₄)=+ l_ц еквівалентна пл. 1-2-3-4.

Ефективність прямих циклів характеризуу-ється термічним ККД, який являє собою відношення теплоти, яка перетворена в роботу, дое теплоти, яка підведена до робочого тіла

УB Ts – діаграмі цикл буде: ті ж самі процеси. Теплота еквіваленеквіі-валентна площі, яка знаходиться під кривою процесу.

q₁= пл. 1-2-5-6=Т₁(S₂-S₁)

q₂= пл. 3-4-6-5=Т₂(S₂-S₁)

(Т₁(S₂-S₁)-Т₂(S₂-S₁))/Т₁(S₂-S₁)

– цикл Карно є ідеальним циклом для всіх теплових двигунів і ККД циклу Карно є вищим за ККД будь-якого іншого циклу, який виконується в тих же межах температури t₁ іs t₂.

1)Термічний ККД циклу Карно завжди менше 1, так як одиниці він може бути рівний, коли Т₂=0, Т₁=∞, ні те ні інше неможливо.

2) Термічний ККД циклу Карно не залежить від природи робочого тіла, а залежить тільки від початкової і кінцевої температури t₁_..Чим вище t₁нижче t₂, тим більше ККД.

3) для того, щоб теплота перетворювалась в роботу необхідно мати різницю температур, так як Т₁=Т₂.

§3 Зворотний оборотний цикл Карно

Газ, початко-вий стан якого характеризується в pv – діаграмі точ-кою 1 розширю-ється спочатку по адіабаті 1-2, а далі по ізотермі 2-3. При ізотермічному розширенні газ отримує від холодного джерела Т₂₁ кількість теплоти q₂₁ . далі газ піддається стисненню по адіабаті 3-4 з підвищенням температури від Т₂до Т₁, а потім стискується по ізотермі 4-1. Під часПри цьогому газ віддає гарячому джерелу теплоти Ткількість теплоти q₁. Ув результаті циклу 1-2-3-4 на його проходження витрачена зовні робота, яка вимірюється плрощею 1-2-3-4 . Цця робота перетворена в еквівалентну їй кількість теплоти. Таким чином, в результаті проходження зворотного циклу Карно має місце перехід теплоти від холодного тіла до більш нагрітого, на що витрачена робота. Ця робота перетворена в теплоту, яка передана гарячому джерелу Т_{1 .}

У Ts –діаграмі цей цикл зображений на рисунку.

В Ts – діаграмі ефект зворотних цик-лів характери-зується холодильним коефі--цієнтом, який являє собою відношення теплоти q₂, яку робо-че тіло забирає з холодного джерела до роботи, яка витрачена на виконання цього циклу

Він показує, скільки одиниць теплоти роботе тіло забирає з холодного джерела на одиницю витраченої роботи.

Під час протікання необоротних процесів має місце тертя, на подолання якого витрачається робота, тому термічний ККД циклу оборотного процесу більше термічного ККД циклу необоротних.

1-2 – адіабатне розширення.стиснення

2-3 – ізотермічне розширеннястиснення під час якого робоче тіло отримує від гарячоговіддає гарячому джерелау теплоту q_21.

З точки 3 робоче тіло адіабатное стискуєтьсярозширення до точки 4.

4-1 – ізотермічне стисненнярозширення, під час якого робоче тіло віддає гарячомуотримує з холодного джерелуа q₁₂одиниць теплоти.

Пл.1-2-3-4=--1_ц4

еЕквівалентна роботі, яка витрачається на виконання цього циклу.

За зворотними циклами працюють холодильні установки.

Ефективність зворотних циклів характеризуються холодильним коефіцієнтом, який являє собою відношення теплоти q₂, яку робоче тіло забирає з холодного джерела до роботи, яка витрачена на виконання цього циклу.

Він показує скільки одиниць теплоти робоче тіло забирає з холодного джерела на одиницю витраченої роботи.

Під час протіканняилежних необоротних процесів має місце тертя, на подолання якого витрачається певна робота, тому термічний ККД циклу оборотного більше> термічного ККД циклу необоротногоих.

Стиснення (нагнітрівання робочих тіл)

§1 Ідеальнийх поршневий одноступінчатийеневий компресор

компресор.

Компресором називають машину, яка служить для стиснення газів.

Компресори бувають: поршневі, центробіжні і гвинтові.

Одноступеневий поршневий компресор складається з:

1-циліндра, 2-всмоктувального клапану, 3-нагнітаючого клапану, 4-поршня, 5-охолоджувального кожуха.

Робочий процес цього компресора в pv pvV – діаграмі:а-1- ізобар-ний процес всмоктування газу,який виконується під час руху поршня вправо і відкритого всмоктувального клапану 23.

З точки 1 поршень починає рухатись вліво, зачиняється клапан 23 і газ у циліндрі стискується за процесом 1-2 (ізотермічний).

Стиснення може також протікати за процесом 1-2’ - політропним, або 1-2’’ - адіабатним.

Під впливом тиску стисненого газу відкривається нагнітрівальний клапан 34, поршень продовжує рухатись вліво і виштовхує стиснутий газ до вии користувача.

Поршень приходить в крайнє ліве положення. У цьому положенні залишається об’єм між кришкою циліндра і стінкою поршня, який називається шкідливим об’ємом. Він робиться в компресорах з метою безпеки.

Якщо можливо попадання якогось стороннього предмета під час ремонту в циліндр. То наявність шкідливого об’єму може відвернути аварію.

· У Ts – діаграмі цей робочий процес виглядає таким чином: 1-2 - ізотермічний, 1-2’ – політропний, 1-2’’ – адіабатний.

***

Чисто ізотермічний процес під час стиснення досягти не можна на практиці, тому стиснення газу протікає за політропним процесом, але під час цього необхідно щоб значення показника політропи наближалось до 1.

, де m – маса повітря, кг/год.

§2 Робочий процес одноступінчатого компресора з урахуванням шкідливого простору.

Лекція 7 .§3 Багатоступінчате стиснення

Якщо стиснуте повітря має тиск більше ніж 1…1,2 МПа, то потрібно використовувтати багатоступінчатий компресор.

Розглянемо роботу трьохступінчатого компресора. Газ всмоктується в циліндр 1-го ступеня за процесом а-1.

Під час стиснення підвищується температура газу. Особливістю багатоступінчатого компресора є:

1. Температура газу на початку стиснення в кожній ступені однакова: Т₁=Т₃=Т₅

2. У кожній ступені газ стискується до однаковоїієї температури: Т₂=Т₄=Т₆

Т₂>Т₃, тому після кожної ступені газ охолоджують у холодильнику.

Процес. 2-б - виштовхування газу з циліндра першої ступені в холодильник, де він охолоджується до температури Т_3.

б-3 – всмоктування газу в циліндр другої ступені.

3-4 – стиснення газу в циліндрі другої ступені.

4-в - виштовхування газу в холодильникциліндр другої ступені.

в-5 – всмоктування газу в1 циліндр третьої ступені.

5-6 – стиснення газу в циліндрі третьої ступені.

6-д – виштовхування газу до користувача.

У кожній ступені компресора тиск збільшується в одну і ту ж кількість разів: ; ; ,

Z – число стуепенів (кількість разів)

Робота витрачена на стиснення газу в кожній ступені однакова:

L₁=L₂=L₃=L. . .; ,де n показник політропи..

***

Цикли, двигунів внутрішнього згорання (ДВЗ)

§1 Класифікація ДВЗ

ДВЗ називається такий двигун, в якому згоряння палива і перетворення енергії продуктів згоряння протікає в циліндрі двигуна.

ДВЗ: 1 поршневі

2 турбінні (газові турбіни)

Недоліком ДВЗ поршневих є те, що використовуються тільки рідке і газоподібне паливо.

У залежності від характеру підведення теплоти поршневі ДВЗ поділяють на три групи:

1. З підведенням теплоти під часри сталогому об’ємуі v=const (цикл (Отто, 1877р.)

2. p=const (цикл Дизеля, 1897р.ь)

3. Комбінований v=const, p=const (цикл Тринклера(Тринклер ,1904 ).

§2 Цикл ДВЗ з ізохорним підведенням теплоти

Горюча суміш у цих двигунах виготовляється з легкого палива і повітря,у спеціальному пристрої, який розташований ззовні циліндра. Цей пристрійциліндр називається «кКарбюратор».

Об’єм між кришкою циліндра і стінкою поршня зліва називається камерою стиснення. 0 – 1- ізобарний процес всмоктування горючої суміші в циліндр.

1-2 – адіабатний процес стиснення горючої суміші.

УВ т.2 від стороннього джерела запалюється суміш.

Оскільки ця суміш легкого палива, яке легкозаймисте і в циліндрі високий тиск і температура, то паливо згоряє миттєво.

2-3 – ізохорне підведення теплоти.

3-4 – робочий адіабатний процес розширення продуктів згоряння..

УВ т.4 відкривається вихлопний клапан і об’єм циліндра з’єднується з навколишнім середовищем і в циліндрі падає тиск.

4-5 – ізохорне падіння тиску в циліндрі двигуна.

5-6 – ізобарне виштовхування продуктівовжується згорання з циліндра.

Відстань між крайнім лівим і крайнім правим положеннями поршня називається «такт» поршня або хід поршня.

Оскільки цикл здійснюється за чотири ходи (такти), то такі двигуни називаються чотирьохтактними,а також карбюраторними..

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Pv– діаграма водяної пари	\|	Лекція 8

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.008 сек.