Круговые тепловые процессы(циклы): цикл Карно, термический КПД кругового процесса. Термические циклы и элементы химической термодинамики поршневых ДВС.

Круговым процессом (или циклом) называется процесс, при котором система, проходя через ряд состояний, возвращается в первоначальное. Если за цикл совершается положительная работа A=∫pdV>0 (цикл идет по часовой стрелке), то он называется прямым, если за цикл осуществляется отрицательная работа A=∫pdV<0 (цикл идет против часовой стрелки), то он называется обратным.

Цикл Карно́ или процесс Карно — это обратимый круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу и обменивается теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником

В результате кругового процесса система может теплоту как получать, так и отдавать, поэтому

Термодинамическая система и рабочее тело. Ступени преобразования энергии и процессы изменения состояния рабочего тела. Изохорный, изобарный, изотермический и адиабатный процессы. Политропный процесс, как обобщение тепловых процессов.

Термодинамическая система – совокупность тел, которые находятся во взаимодействии как между собой, так и с окружающей средой (цилиндр с размещенным в нем поршнем). Функционирование термодинамической системы осуществляется за счет изменения параметров рабочего тела.

В технической термодинамике эти параметры называются термодинамическими параметрами системы. Так как основными рабочими телами являются газы и пары, то основными термодинамическими параметрами являются давление р, температура Т, удельный объемn (r).

Температура – характеризует степень нагретости рабочего тела.

У дельный объем v – представляет собой объем единицы массы тела: Величина, обратная удельному объему представляет собой массу единицы объема и носит название плотности: Да вление р – в Международной системе единиц (СИ) давление измеряется единицей Н/м2, которая называется Паскаль (Па) – давление, вызываемое силой 1 ньютон, равномерно распределенной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м2.

Рабочие тело – в термодинамике условное несменяемое материальное тело, расширяющееся при подводе к нему теплоты и сжимающееся при охлаждении и выполняющее работу по перемещению рабочего органа тепловой машины. В теоретических выработках рабочее тело обычно обладает свойствамиидеального газа.

На практике рабочим телом тепловых двигателœей являются продукты сгорания углеводородного топлива (бензина, дизельного топлива и др.), или водяной пар, имеющие высокие термодинамические параметры (начальные˸ температура, давление, скорость и т. д.) В холодильных машинах в качестве рабочего тела используются фреоны, аммиак, гелий, водород, азот.

В сопловых каналах при расширении водяного пара от давления р₀ до давления р₁ тепловая энергия преобразуется в кинетическую, в результате чего за сопловой решеткой среда приобретает скорость с₁ (абсолютная скорость растет от с₀ до с₁), направление которой по отношению к фронту решетки определяется углом a ₁.

В межлопаточных каналахрабочей решетки при повороте потока и дальнейшем расширении пара до давления р₂ ее кинетическая энергия преобразуется в механическую. При обтекании рабочих лопаток с криволинейным профилем (при повороте потока в каналах) создается активная составляющая усилия R_акт,а при расширении водяного пара (за счет ускорения потока) – реактивная R_реак,которые формируют окружное усилие:. При работе ДВС рабочее тело получается в результате горения топливной смеси, подаваемой в пространство цилиндра между его крышкой и поршнем. Т.к. температура и давление рабочего тела больше температуры и давления окружающей среды, оно способно совершить работу, поэтому рабочее тело расширяется, передвигая поршень. Эта энергия непосредственно используется для совершения работы и обратного движения поршня, которое происходит за счет части энергии, переданной через кривошипно-шатунный механизм маховику. Напомним, что величины, характеризующие физические свойства рабочего тела в данный момент, называются параметрами состояния рабочего тела, и непосредственному измерению поддаются три параметра состояния: давление р, удельный объем v и температура T, которые называются основными или термическими параметрами. Поэтому состояние судовой энергетической установки контролируется, в первую очередь, по показаниям манометров и термометров. Удельный объем же служит одной из координат при графическом изображении процессов, происходящих с рабочим телом. В частности, в технике принято пользоваться p–vкоординатами, удобство которых заключается в их наглядности и в том, что площади под линиями, изображающими процессы, в масштабе показывают работу.

Основными процессами изменения состояния рабочего тела являются изохорный (при v =const), изобарный (при p =const), изотермный (при T = const) и адиабатный (происходящий без теплообмена с окружающей средой) процессы. Одним из примеров изохорного процесса является процесс взрывообразного горения паров бензина в карбюраторном двигателе, и этот процесс в p–vдиаграмме изображается вертикальной линией (практически в цилиндре при подаче искры происходит взрыв смеси паров бензина с воздухом, что сопровождается резким ростом давления). В то же время изобарный процесс изображается в p–vдиаграмме горизонтальной линией и может служить иллюстрацией “медленного” горения топлива в цилиндре дизельного двигателя. Изотермический процесс мы знаем по процессу кипения воды в чайнике, где температура не меняется. В технике этот процесс сопровождает подготовку рабочего тела в парогенераторе.

Адиабатным процессом считается любой настолько быстротекущий процесс, что теплообмен при его течении не успевает произойти. В технике любой процесс сжатия и расширения считается адиабатным (рис. 2), который, в отличие от изотермического процесса, изображается неравнобокой гиперболой, расположенной несколько более круто по сравнению с изотермой (что и понятно, так как при быстром сжатии газа его давление растет быстрее по сравнению с медленным сжатием). 1) Изохорный процесс (рис.1) - это процесс квазистатического нагревания или охлаждения газа при постоянном объеме V и при условии, что количество вещества ν в сосуде остается неизменным.

Изоба́рный (или изобари́ческий) проце́сс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении () Изотерми́ческий проце́сс — процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянной температуре (). Адиабати́ческий, или адиаба́тный проце́сс — термодинамический процесс в макроскопической системе, при котором система не обменивается теплотой с окружающим пространством.

До сих пор рассматривались процессы, у которых имелись вполне определенные признаки: изохорный процесс осуществлял­ся при постоянном объеме; изобарный — при постоянном давле­нии; изотермический — при постоянной температуре; адиабат­ный— при отсутствии теплообмена между рабочим телом и внеш­ней средой. Наряду с этими процессами можно представить еще бесконечное множество процессов, у которых имеются другие постоянные признаки.

Условились всякий процесс идеального газа, в котором удель­ная теплоемкость является постоянной величиной, называть политропным процессом, а линию процесса — политропой.

Из определения политропного процесса следует, что основные термодинамические процессы — изохорный, изобарный, изотерми­ческий и адиабатный,— если они протекают при постоянной удель­ной теплоемкости, являются частными случаями политропного процесса. Итак, политропный процесс проходит при постоянной теплоемкости.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: