Kas yra Adiabatic procesas?

Statyti šiluminis variklis, kuris gali atlikti darbą, naudojant šilumą, jums reikia sukurti tam tikras sąlygas. Pirmiausia, šilumos variklis veikti cikliniu režimu, kai iš eilės termodinaminių procesų skaičius sukurti kilpą. Ciklo dujų, įdėtos į cilindro su kilnojamojo stūmoklio, rezultatas neturi dirbti. Tačiau vienas ciklas partijos mašina šiek tiek, ji turėtų pakartoti vėl ir vėl kurį laiką. Bendras padaryta per iš anksto nustatytą laiką iš tikrųjų padalinus iš laiko darbas suteikia dar vieną svarbų koncepciją - galią.

Atsižvelgiant į XIX amžiaus viduryje, buvo sukurtas pirmasis šilumos varikliai. Jie yra darbas, bet praleidžia daugiau šilumos kiekį pagamintos iš kuro degimo. Tai buvo tada, kad teoriniai fizikai klausia: "Kaip padaryti, dujų darbus šilumos variklis? Kaip gauti kuo daugiau dirbti su kuro minimumo? "

Norėdami atlikti analize dujų gamyklose , ji turėjo pristatyti visą sistemą apibrėžimus ir sąvokas. Visų nustatymų visumą ir sukūrė visą mokslinių tyrimų erdvę, vadinamą "Inžinerinė termodinamika". Be termodinamikos, buvo priimta tam tikromis prielaidomis, neatima iš pagrindinių išvadų. Įrankiai kūnas - efemeriška dujos (ne esamų gamtoje), kuri gali būti suspausta iki nulio tūrio, kurio molekulės nesąveikauja. Natūralioje aplinkoje egzistuoja tik realius dujų, kurios turi gerai apibrėžtas savybes nesiskiria nuo idealiųjų dujų.

Norėdami peržiūrėti darbingo skysčio dinamikos modelį, buvo pasiūlyta termodinamikos dėsniai, kurie aprašo pagrindinius Termodinaminės procesus, kaip antai:

• izochorinis procesas - procesas, kuris atliekamas nekeičiant darbo skysčio tūrį. Sąlygos izochorinis procesas, V = const;
• Isobaric procesas - procesas, kuris atliekamas nekeičiant darbingo skysčio spaudimą. Sąlygos Isobaric procesas, P = const;
• izoterminis (izoterminis) procesas - procesas, kuris yra atliekamas, palaikant temperatūrą iš anksto nustatyto lygio. Sąlygos izoterminis procesas, T = const;
• Adiabatic procesas (Adiabatic, todėl jis vadinamas šiuolaikinės termoinžinerija) - procesas, atliekamas erdvėje be šilumos mainų su aplinka. Sąlygos adiabatiniu proceso, q = 0;
• politropinis procesas - yra generalizuota procesas, kuris apibūdina visas anksčiau minėtas termodinaminius procesus, taip pat visas kitas galimybes įvykdymo į cilindrą su kilnojamojo stūmoklio.

Per pirmuosius šilumos sistemų kūrimo ieškoma ciklą, kuriame gauti aukščiausią efektyvumą (koeficientas). Sadi Carnot, nagrinėjimą iš termodinaminių procesų rinkinys, dėl užgaidos nuėjo į savo ciklą, pavadintą po jo plėtra - Karno ciklo metu. Ji paeiliui atliekamas izoterminis, tada adiabatinius suspaudimo procesą. Darbo skysčio po šių procesų įgyvendinimo turi vidaus energijos rezervą, bet ciklas nebuvo baigtas, todėl darbinis skystis yra išplėsta ir atlieka izoterminis plėtimosi procesą. Norėdami užbaigti ciklą ir grįžti prie pradinių darbinis skystis parametrų, Adiabatic plėtimosi procesas yra atliekamas.

Karno įrodyta, kad jos ciklo efektyvumas pasiekia maksimalų, ir priklauso tik nuo dviejų izotermose temperatūrai. Kuo didesnis skirtumas tarp jų skirtumas, tuo atitinkamai didesnis šiluminis efektyvumas. Mėginimai sukurti šilumos variklis Karno ciklas ir buvo nesėkmingas. Tai ideali ciklas, kuris negali būti atliekamas. Bet jis pasirodė pagrindinis principas antrąjį termodinamikos dėsnis, apie gauti darbą, lygų išlaidų neįmanoma šiluminės energijos. apibrėžimų numeris buvo suformulavo antras įstatymas (įstatymas) įstatymą Termodinamika, pagal kurį Rudolf Clausius įvesta entropijos koncepciją. Pagrindinė išvada apie jo tyrimų - entropija didėja, o tai veda prie šilumos "mirties".

Svarbiausias pasiekimas buvo Clausius- supratimas adiabatinio procesą jo, darbo skysčio entropija nekeičia įgyvendinimą. Todėl, adiabatinis procesas Clausius- - yra S = const. Čia S - yra entropija, kuri suteikia dar vieną pavadinimą procesas yra atliekamas be tiekti ar pašalinti šilumą, - Isentropic procesą. Mokslininkai ieško tokio ciklo šilumos variklis, ten, kur buvo į entropijos padidėjimas. Bet, deja, tai jis negalėjo sukurti. Todėl padarė išvadą, kad šilumos variklis negali būti sukurta ne visiems.

Tačiau ne visi mokslininkai buvo sukonfigūruotas taip pesimistiškai. Jie ieško faktinių ciklų šiluminių mašinų. Kaip savo paieškas rezultatas Nikolaus rugpjūtis Otto sukūrė savo ciklo šilumos variklį, kuris dabar yra įgyvendinama varikliai varomi benzinu. Čia procesas, adiabatinio suspaudimo darbo kūno ir isochoric šilumos tiekimo (kuro degimo esant pastoviam tūriui) atlikta, tada yra Adiabatic plėtra (darbas atliekamas pagal darbo terpė didinti jo mastą procese) ir isochoric šilumos šalinimo. Pirmieji vidaus degimo varikliai Otto ciklą buvo naudojamas kaip kuro dujos degi. Daug vėliau jis buvo išrastas Karbiuratoriuose, kurie tapo benzovozdushnoy sukurti oro su benzino garų ir šėrimo juos į variklio cilindre mišinį.

Be Otto ciklo kuro mišinys yra suspaudžiamas, todėl suspaudimo santykinai maža suma - Kuro mišinio turi tendenciją detonuoti (sprogti kai kritiniai slėgiai ir temperatūros). Todėl adiabatiniu suspaudimo proceso darbas yra santykinai mažas. Čia mes pristatome dar vieną koncepciją: glaudinimo santykis - visų apimties į suspaudimo tūrio santykį.

Rasti būdų, kaip padidinti degalų naudojimo efektyvumą energijos toliau. Didesnis efektyvumas vertinamas didinant suspaudimo laipsnis. Rudolf Diesel sukūrė savo ciklą, kurioje šilumos tiekimo yra atliekamas esant pastoviam slėgiui (į izobarės proceso). Jo ciklas buvo varikliams naudojant dyzelinį kurą (taip pat žinomą kaip dyzelino) pagrindu. Į ciklo Dyzelinis kuras mišinys nėra suspaustas, ir oro. Todėl, jie sako, kad darbas yra atliekamas adiabatiniu procesą. Temperatūra ir slėgis prie aukštos suspaudimo pabaigoje, todėl per antgalis kuro įpurškimo yra atliktas. Jis maišomas su karštu oru, kad susidarytų degiosios mišinį. Jis degina, tai didina vidinę energiją darbinio skysčio. Daugiau dujos iki adiabatinio plėtra yra atliekama darbo insultas.

Bando įgyvendinti dyzelinį ciklą šilumos varikliai nepavyko, todėl Gustav Trinkler sukurta kartu ciklo Trinklera. Ir naudoti jį šiandienos dyzeliniams varikliams. Atsižvelgiant į šilumą Trinklera tiekiamo ciklo Isochore, ir po to dėl to isobars. Tik po to daroma adiabatinis procesą plėsti darbo skysčio.

Analogiškai su stūmoklio šiluminiais varikliais ir turbinos darbą. Tačiau jų procesas šilumos pašalinimo prie naudingo adiabatinio plėsti dujų pabaigoje atliko isobars. Lėktuvais, dujų turbinoms, ir turbosraigtinė adiabatinio procesas vyksta dvigubai suspaudimo ir plėtimosi metu.

Norėdami pateisinti visos pagrindinės sąvokos adiabatinio procese buvo pasiūlyta atsiskaitymo formules. Atrodo svarbi vertybė, vadinamas Adiabatic indeksas. Jo vertė dėl Dviatomių dujų (deguonies ir azoto - yra pagrindiniai dviatomėms dujos esančios oro) lygus 1,4. Norėdami apskaičiuoti adiabatinius indekso turi dvi įdomias savybes, ty, izobarinėmis ir isochoric šiluminė talpa darbinio skysčio. K = CP / Cv santykis - yra adiabatinis indeksas.

Kodėl naudoti adiabatinius procesą teoriniu ciklų šiluminiais varikliais? Tiesą sakant atliekamas politropinis procesą, bet dėl to, kad jos atliekamos, dideliu greičiu, tai yra priimta manyti, kad šilumos mainų su aplinka nebuvimą.

90% elektros energijos būtų pagaminama šiluminėse elektrinėse. Be jų, kaip darbinis skystis naudojamas garas. Jis yra gaminamas, kai verda. Norėdami padidinti darbingumą garo, tai perkaitinto. Tada, aukšto slėgio garo perkaitintas yra tiekiamas į garo turbiną. Taip pat vyksta adiabatinius procesas garų plėtrą. Turbina gauna valcavimo, ji perduodama į elektros generatoriumi. Tai, savo ruožtu, sukuria elektros energiją vartotojams. Garo turbinos veikti Rankine ciklą. Idealiu atveju efektyvumas taip pat yra susijęs su temperatūros ir slėgio garų padidėjimą.

Kaip matyti iš pirmiau, adiabatiniu procesas yra labai paplitusi mechaninių ir elektros energijos gamybai.