Mis on adiabaatiline protsess?

Ehitada soojuse mootor, mida saab teha tööd, kasutades soojust, teil on vaja luua teatud tingimustel. Kõigepealt soojust mootori tööks tsüklilises režiimis, kus mitme järjestikuse termodünaamiline protsesside luua silmus. Tulemuseks tsükli gaasi suletud silindris liikuva kolviga, ei tööta. Aga üks tsükkel partii masin vähe, siis tuleb korrata ikka ja jälle mõnda aega. Kogu töö ettemääratud ajal tegelikult jagatud aega annab veel üks oluline mõiste - võimsus.

Keset XIX sajandi esimese soojusjõumasinates loodi. Nad on töö, kuid kulutavad rohkem toodetud soojuse kogus, mida kütuste põletamisest. See oli siis, et teoreetikut küsivad: "Kuidas teha gaasi töö soojusmootorit? Kuidas saada kõige töö vähemalt kütust? "

Et teostada analüüs gaasi tööd , see oli tutvustada kogu süsteemi mõisted ja kontseptsioonid. Summaarsed kõik määramised lõi terve teadusruum, mida nimetatakse "Engineering Termodünaamika". Termodünaamika, võeti vastu mitmed eeldused, ei kahanda peamisi järeldusi. Tööriistad keha - üürike gaas (esinevad looduses), mida saab pressida nullmahulistena mille molekulid ei suhtle. Looduses esinevad ainult tõeline gaase, mis on hästi määratletud omadused eristamatu ideaalne gaas.

Et vaadata mudel dünaamika töövedeliku, on oletatud termodünaamika, mis kirjeldavad peamisi Termodünaamiline protsess nagu:

• Isohooriline protsess - protsess, mis toimub muutmata maht töövedeliku. Tingimused Isohooriline protsess, v = const;
• Isobaariline protsess - protsess, mis toimub muutmata rõhu töövedeliku. Tingimused Isobaariline protsess, P = const;
• Isotermiline (isotermiline) protsess - protsess, mis viiakse läbi, hoides temperatuuri etteantud tasemel. Tingimused isotermiline protsess, T = const;
• adiabaatiline protsess (adiabaatiline, mistõttu nimetatakse tänapäeva Soojustehnika) - protsess, mis viiakse läbi ruumi ilma soojusvahetust keskkonnaga. Tingimused Adiabaatiline protsess, q = 0;
• polütroopne protsessi - on üldistatud protsess, mis kirjeldab kogu termodünaamiline ülalmainitud protsesse, samuti kõik muud võimalused täitmist silindris liikuva kolviga.

Loomise käigus esimese soojusjõumasinates otsisid tsükli, kus saada suurim tõhusus (jõudluskoefitsiendiga). Sadi Carnot, uurides kogum Termodünaamiline protsess, kapriis läks arengus oma tsükli, tema nime - Carnot tsükkel. See järjestikku läbi isotermilise, siis adiabaatiliselt pressimise protsessis. Töövedeliku pärast rakendamist nende protsesside on reservi sisemise energia, kuid tsükli ei ole täidetud, nii töövedeliku laiendatakse ja teostab isotermiline paisumine protsessi. Tsükli lõpetamiseks ja naasta algse töövedeliku parameetrid, adiabaatiline paisumine protsess toimub.

Carnot tõestas, et tõhususe oma tsükli saavutab maksimumi, ja sõltub ainult temperatuuridel kahe isotermid. Mida kõrgem on erinevus nende vahel on vastavalt suurem soojuslik kasutegur. Püüab luua soojust mootori Carnot tsükkel ja kaotanud. See on ideaalne tsükli, mida ei saa läbi. Aga ta oli peamiseks põhimõte termodünaamika teine seadus, võimatuse kohta saada tööd, mis on võrdne kulude soojusenergia. rida definitsioone formuleeriti teine seadus (seadus) õiguse termodünaamika, mille kohaselt on Rudolf Clausius tutvustanud entroopia. Peamine järeldus tema uurimistöö - entroopia kasvab, mis viib termilise "surma".

Kõige olulisem saavutus oli Clausius arusaam adiabaatiline protsess selle rakendamise töövedeliku entroopia ei muutu. Seetõttu Adiabaatiline protsess Clausius- - on s = const. Siin s - on entroopia, mis annab teise nime protsess viiakse läbi ilma soojuse lisamise või eemaldamise, - isentropic protsessi. Teadlased otsivad sellise tsükli soojuse mootor, seal, kus oli suurenenud entroopia. Aga kahjuks seda ta ei suutnud luua. Seetõttu järeldas, et soojuse mootor ei saa luua üldse.

Kuid mitte kõik teadlased on konfigureeritud nii pessimistlik. Nad otsisid tegelik tsüklit termilise masinatega. Selle tulemusena nende otsingud Nikolaus august Otto loodud tema tsükli soojuse mootor, mis on praegu rakendatud mootorid töötavad bensiini. Siin protsessi läbi adiabaatiline kokkusurumine tööorgan ja isochoric soojavarustus (kütuse põlemisel jääva mahu), siis on adiabaatiline paisumine (töö on tehtud töö keskmise protsessi suurendades selle mahtu) ja isochoric soojuse eemaldamiseks. Esimene sisepõlemismootorite Otto tsükli kasutati küttegaasi tuleohtlik. Palju hiljem leiutati karburaatorite, mis on muutunud benzovozdushnoy luua õhu segu bensiini aurud ja toites neid mootori silinder.

Otto tsükli küttesegu kokku surutakse, nii kogus kokkusurumine selle suhteliselt väikesel - küttesegu on detonatsioonikalduvust (puruneda kriitilise rõhu all ja temperatuuril). Seega töö adiabaatiline kokkusurumine protsess on suhteliselt madal. Siin tutvustame teise mõiste: surveaste - suhe kogumaht kompressiooni maht.

Leida võimalusi, kuidas suurendada kütusekulu energia jätkus. Suurenenud efektiivsus näinud kasvavas surveaste. Rudolf Diesel arendas oma tsükli, milles soojavarustus toimub pidev surve (ka Isobaariline protsess). Selle tsükli oli aluseks mootorid kasutades diislikütuse (tuntud ka kui diislikütuse). Tsüklis diislikütus segu ei ole kokkusurutud, ja õhk. Seetõttu öeldakse, et tööd tehakse adiabaatiline protsess. Temperatuur ja rõhk lõpus suure surve, nii läbi düüsi sissepritse toimub. See segatakse kuuma õhu moodustamaks põlemisseguga. See põletab, see suurendab sisemise energia töövedeliku. Edasine gaasi adiabaatiline paisumine on, mida tehakse töökäik.

Proovin rakendada diiselmootori soojusjõumasinates ebaõnnestus nii Gustav Trinkler loodud kombineeritud tsükliga Trinklera. Ja seda kasutada tänapäeva diiselmootoritele. Tsüklis soojusest tarnitud Trinklera Isochore, ja seejärel isobars. Alles pärast seda on teinud adiabaatiline protsessi laiendamine töövedeliku.

Analoogselt kolvi soojusjõumasinates ja turbiini töö. Aga nende protsessi soojuse eraldumise lõppu kasulik adiabaatiline paisumine gaasist läbi isobars. Lennukid gaasiturbiinmootorites, ka turbomootoriga adiabaatiline protsess toimub kaks korda compression ja laiendamine.

Et õigustada kõik põhimõistete adiabaatiline protsess on kavandatud lahenduse valemeid. Tundub oluline väärtus, mida nimetatakse adiabaatiline indeks. Selle väärtus võtta vastu diatomic gaas (hapniku ja lämmastiku - on peamised diatomic gaaside esinevad õhus) võrdne 1,4. Et arvutada adiabaatiline indeks kasutada on kaks huvitavat omadused, nimelt isobaric ja isochoric soojusmahtuvus töövedeliku. Suhe k = Cp / Cv - on adiabaatiliselt indeks.

Miks kasutada adiabaatiline protsessi teoreetiline tsüklit soojusjõumasinates? Tegelikult läbi polütroopne protsess, kuid tänu sellele, et nad esinevad suure kiirusega, see on nõustunud endale puudumisel soojusvahetust keskkonnaga.

90% elektrist poolt soojuselektrijaamade. In neid töövedeliku kasutatakse auru. Seda toodetakse kui keemist. Et suurendada töövõime auru, see on ülekuumutatud. Seejärel kõrgsurve ülekuumendatud auru juhitakse auruturbiini. Samuti toimub adiabaatiline protsess auru laienemist. Turbiini saab jooksvalt, see edastatakse elektrigeneraatorit. See omakorda tekitab elektri tarbijatele. Auruturbiinid tegutsevad Rankine'i ringprotsess. Ideaalis tõhususe seostatakse ka temperatuuri tõusu ja rõhu auru.

Nagu näha eespool, adiabaatiline protsess on väga levinud tootmise mehaaniliste ja elektriseadmete energiad.