• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

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 t_1.. 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 Т₂ до 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 q₁₂ одиниць 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:

L ₁=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:

1. Вид заняття: лекція
2. Вид заняття: лекція
3. Вид заняття: лекція
4. Вид заняття: лекція
5. Вид заняття: лекція
6. Вступна лекція
7. Вступна лекція 1. Методологічні аспекти технічного регулювання у
8. Клітинна селекція рослин.
9. Колекція фонограм з голосами осіб, які анонімно повідомляли про загрозу вибуху
10. ЛЕКЦІЯ (4): Мануфактурний період світової економіки
11. Лекція - Геополітика держави на міжнародній арені
12. Лекція 02.04.2013

Переглядів: 825