X'inhu l-proċess adjabatika?

Biex tibni magna sħana, li jistgħu jagħmlu x-xogħol billi jużaw is-sħana, għandek bżonn li jinħoloq ċerti kundizzjonijiet. L-ewwelnett, il-magna sħana li joperaw fil-modalità ċikliku, fejn in-numru ta 'proċessi termodinamika konsekuttivi biex joħolqu linja. Ir-riżultat ta 'gass ċiklu magħluq ċilindru bil-pistun mobbli, jaħdem. Iżda ċiklu wieħed għal magna lott ftit, għandu jtenni aktar u aktar mill-ġdid għal xi żmien. Il-ħidma totali magħmul matul il-ħin predeterminat fir-realtà diviż bil-ħin tagħti kunċett importanti ieħor - enerġija.

Fin-nofs tas-seklu XIX, l-ewwel magni tas-sħana ġew maħluqa. Dawn huma l-ħidma, iżda jonfqu aktar ammont ta 'sħana prodotta mill-kombustjoni ta' karburant. Imbagħad kien li fiżiċi teoretiċi huma tistaqsi, "Kif jagħmlu xogħol gass fil-magna sħana? Kif tikseb l-aktar xogħol b'minimu ta 'karburant? "

Biex iwettaq l-analiżi ta 'l- xoghlijiet tal-gass , hija kellha tiġi introdotta sistema sħiħa ta' definizzjonijiet u kunċetti. It-totalità ta 'determinazzjonijiet kollha u ħoloq qasam ta' riċerka kollu, imsejħa "Inġinerija Thermodynamics". Fl termodinamiċità, ġie adottat minn numru ta 'suppożizzjonijiet, ma jnaqqasx mill-konklużjonijiet ewlenin. Għodod ġisem - gass effimeru (mhux eżistenti fin-natura) li jistgħu jiġu kompressat għall-volum żero li molekuli ma jinteraġixxu. Fl-ambjent naturali jeżistu biss gassijiet reali, li għandhom proprjetajiet definiti sew indistingwibbli mill- gass ideali.

Biex tara mudell tad-dinamika tal-fluwidu operattiv, ġie ssuġġerit liġijiet ta 'termodinamiċità, li jiddeskrivu l-proċessi termodinamika bażiċi bħal:

• isochoric proċess - proċess li jitwettaq mingħajr ma jinbidel il-volum tal-fluwidu operattiv. Kundizzjonijiet proċess isochoric, v = const;
• oħrajn iżobariċi proċess - proċess li jitwettaq mingħajr ma jinbidlu l-pressjoni fil-fluwidu operattiv. Kundizzjonijiet proċess oħrajn iżobariċi, P = const;
• iżotermali (iżotermali) proċess - proċess li jitwettaq waqt li jżommu t-temperatura fil-livell predeterminat. Kundizzjonijiet proċess iżotermali, T = const;
• proċess adjabatika (adjabatika, u għalhekk huwa msejjaħ il-Inġinerija termali moderni) - proċess, imwettqa fl-ispazju mingħajr l-iskambju ta 'sħana mal-ambjent. Kundizzjonijiet ta 'proċess adjabatika, q = 0;
• polytropic proċess - huwa l-proċess ġeneralizzata li jiddeskrivi l-proċessi termodinamika msemmija hawn fuq, kif ukoll il-possibilitajiet kollha l-oħra għat-twettiq fil-ċilindru bil-pistun mobbli.

Matul il-ħolqien tal-magni ewwel tas-sħana mfittxija ċiklu li fihom li jiksbu l-ogħla effiċjenza (koeffiċjent ta 'rendiment). Sadi Carnot, jeżamina sett ta 'proċessi termodinamika, fuq kapriċċ marru għall-iżvilupp taċ-ċiklu tagħha, msemmi għal warajh --ċiklu Carnot. Hija mwettqa sekwenzjalment iżotermali, allura l-proċess ta 'kompressjoni adjabatika. Il-fluwidu operattiv wara l-implimentazzjoni ta 'dawn il-proċessi għandha riżerva ta' enerġija intern, iżda l-ċiklu ma tkunx tlestiet, sabiex il-fluwidu operattiv hija estiża u jwettaq proċess ta 'espansjoni iżotermali. Biex jitlesta ċ-ċiklu u ritorn għall-parametri inizjali fluwidu xogħol, proċess ta 'espansjoni adjabatika hija mwettqa.

Carnot ppruvat li l-effiċjenza fiċ-ċiklu tagħha tilħaq massimu, u jiddependi biss fuq it-temperaturi taż-żewġ iżotermi. L-ogħla differenza bejniethom, l-effiċjenza ogħla li jikkorrispondi termali. Tentattivi biex joħolqu magna sħana taċ-ċiklu Carnot u tilfu. Huwa ċiklu ideali li ma tistax titwettaq. Imma hu wera l-prinċipju ewlieni tat-tieni liġi ta 'termodinamiċità, dwar l-impossibbiltà li ssib xogħol, daqs l-ispejjeż tal-enerġija termali. numru ta 'definizzjonijiet kienu fformulati t-tieni liġi (liġi) liġi ta' termodinamiċità, skond liema Rudolf Clausius introduċa l-kunċett ta 'entropy. Il-konklużjoni ewlenija tar-riċerka tiegħu - entropy qed jiżdied, li jwassal għal termali "mewt".

L-aktar kisba importanti Kien miftiehem Clausius tal-proċess adjabatika fl-implimentazzjoni tagħha tal-fluwidu operattiv il-entropy ma tinbidilx. Għalhekk, il-proċess adjabatika Clausius - huwa s = const. Hawn i - huwa l-entropy, li tagħti isem ieħor għall-proċess isir mingħajr il-forniment jew it-tneħħija tas-sħana, - proċess isentropic. Xjentisti huma tiftix għal tali magna sħana ċiklu, kull fejn kien hemm żieda fil entropy. Iżda, sfortunatament, dan huwa seta ma joħolqux. Għalhekk dedott li l-magna sħana ma jistgħux jiġu maħluqa fil-livelli kollha.

Iżda mhux riċerkaturi kollha jkunu ġew konfigurati hekk pessimisti. Huma kienu qed ifittxu għall-ċikli attwali għall-magni termali. Bħala riżultat ta 'tfittxijiet tagħhom Nikolaus Awissu Otto maħluqa magna sħana ċiklu tiegħu, li issa qed jiġi implimentat fil-magni li jimxi fuq il-gażolina. Hawnhekk, il-proċess imwettaq bil-kompressjoni adjabatika tal-ġisem tax-xogħol u l-provvista tas-sħana isochoric (kombustjoni tal-fjuwil fil-volum kostanti), allura hemm espansjoni adjabatika (ix-xogħol isir mill-mezz jaħdmu fil-proċess ta 'żieda volum tagħha), u t-tneħħija tas-sħana isochoric. L-ewwel magni b'kombustjoni interna taċ-ċiklu Otto kien użat bħala gass karburant jaqbad. Ħafna aktar tard kien ivvintat karburaturi li saru benzovozdushnoy toħloq taħlita ta 'arja ma' fwar tal-petrol u l-għalf lill-ċilindru magna.

Fil Otto taħlita tal-fjuwil ċiklu huwa kompressat, għalhekk l-ammont ta 'kompressjoni tal relattivament żgħir tiegħu - taħlita tal-fjuwil għandu tendenza li tisplodi (jisplodi meta l-pressjonijiet kritiċi u temperaturi). Għalhekk, il-ħidma fi proċess ta 'kompressjoni adjabatika huwa relattivament baxx. Hawnhekk aħna jintroduċu kunċett ieħor: l-proporzjon tal-kompressjoni - il-proporzjon tal-volum totali għall-volum kompressjoni.

Tfittxija modi biex tiżdied l-effiċjenza tal-fjuwil ta 'enerġija kontinwa. Żieda fl-effiċjenza dehru fiż-żieda tal-proporzjon tal-kompressjoni. Rudolf Diesel żviluppat ċiklu tagħha li fih titwettaq l-provvista tas-sħana barra fi pressjoni kostanti (fil-proċess oħrajn iżobariċi). ċiklu tagħha kienet il-bażi għall-magni li jużaw karburant diesel (magħruf ukoll bħala karburant tad-diżil). Fil ċiklu taħlita tal-fjuwil diżil mhux kompressat, u l-arja. Għalhekk, huma jgħidu li x-xogħol isir fi proċess adjabatika. It-temperatura u l-pressjoni fl-aħħar ta 'kompressjoni għolja, sabiex permezz tal-injezzjoni tal-fjuwil żennuna titwettaq. Jiġi mħallat bl-arja sħuna biex jiffurmaw taħlita kombustibbli. Dan jinħaraq, dan iżid l-enerġija interna tal-fluwidu operattiv. Aktar gass billi espansjoni adjabatika qed, mwettqa taħdem puplesija.

Tipprova timplimenta l-ċiklu diesel magni tas-sħana naqsu, iċ-ċiklu sabiex Gustav Trinkler maħluqa flimkien Trinklera. U l-użu fil-magni diesel lum. Fiċ-ċiklu tas-sħana fornuta minn Trinklera isochore, u mbagħad fuq il-isobars. Huwa biss wara dan isir il-proċess adjabatika ta 'espansjoni tal-fluwidu operattiv.

B'analoġija mal-magni tas-sħana bil-pistuni u xogħol turbina. Iżda proċess tagħhom ta 'tneħħija tas-sħana fl-aħħar tal-espansjoni adjabatika utli tal-gass hija mwettqa minn isobars. Fuq ajruplani, magni b'turbini tal-gass, u l-proċess adjabatika turboprop tinstab darbtejn matul kompressjoni u l-espansjoni.

Sabiex jiġġustifika l-kunċetti fundamentali tal-proċess adjabatika ġew proposti formuli saldu. Jidher valur importanti, imsejjaħ l-indiċi adjabatika. valur tiegħu għal gass diatomika (ossiġnu u nitroġenu - huma l-gassijiet diatomika prinċipali preżenti fl-arja) ugwali għal 1.4. Biex jiġi kkalkulat l-indiċi adjabatika użat għandha żewġ karatteristiċi interessanti, jiġifieri, il-kapaċità tas-sħana oħrajn iżobariċi u isochoric tal-fluwidu operattiv. Il-proporzjon ta 'k = Cp / Cv - hija l-indiċi adjabatika.

Għaliex l-użu ta 'proċess adjabatika f'ċikli teoretiċi ta' magni tas-sħana? Fil-fatt wettaq proċess polytropic, iżda minħabba l-fatt li dawn iseħħu b'rata għolja, huwa aċċettat li tassumi l-assenza ta 'skambju ta' sħana mal-ambjent.

90% tal-elettriku huwa ġġenerat minn impjanti ta 'enerġija termali. Fihom il-fluwidu operattiv użat fwar. Huwa prodott meta jagħli. Biex tiżdied il-kapaċità tax-xogħol ta 'fwar, huwa sopra-msaħħnin. Imbagħad, il-pressjoni għolja 'fwar b'temperatura għolja hija fornita lill-turbina tal-fwar. Huwa jieħu wkoll post espansjoni adjabatika proċess fwar. Turbina gets rolling, hija trasmessa lill-ġeneratur elettriku. Dan, imbagħad, jiġġenera l-elettriku għall-konsumaturi. turbini tal-fwar joperaw fuq iċ-ċiklu Rankine. Idealment effiċjenza hija wkoll assoċjata ma 'żieda fit-temperatura u l-pressjoni tal-fwar.

Kif jidher hawn fuq, proċess adjabatika huwa komuni ħafna fil-produzzjoni ta 'enerġiji mekkaniċi u elettriċi.