Adyabatik süreç nedir?

ısıyı kullanarak işi yapabilir bir ısı motoru, oluşturmak için, belirli koşulları oluşturmanız gerekir. Her şeyden önce, ısı motoru ardışık termodinamik işlem sayısı bir halka oluşturmak için bir siklik modunda çalışmak üzere. hareket ettirilebilir bir piston ile, bir silindirin içine bir döngü gazı bir sonucu çalışır. Ama bir toplu makinesinin biraz fazla tek döngü, bir süre tekrar tekrar yineleme gerekir. zaman bölünür gerçekte önceden belirlenmiş süre içinde yapılan toplam iş başka önemli kavram verir - güç.

XIX yüzyılın ortalarında, ilk ısı motorları yaratıldı. Onlar iş ister fakat yakıtın yanması ile üretilen ısının daha miktarda harcama. Bu teorik fizikçiler ", soran nasıl bir ısı motoru gaz işi olduğunu daha sonra? Nasıl yakıt minimum çoğu iş bulmak için? "

analizini gerçekleştirmek için gaz eserler , bu tanım ve kavramların tüm sistemi başlatmak zorunda kaldı. Tüm tespitler bütünü ve "Mühendislik Termodinamik" denilen bütün bir araştırma alanı yarattı. termodinamik olarak, bir dizi varsayıma kabul edildi, ana sonuçlardan olumsuz etkisi yok. Araçlar gövde - molekülleri etkileşmeyen sıfır hacme sıkıştırılabilir geçici gazı (doğada var olmayan). Doğal ortamda sadece biri gerçek gazlar, ayırt edilemez iyi tanımlanmış özelliklere sahip ideal bir gaz.

çalışma sıvısının dinamiklerinin bir modeli görüntülemek için, gibi temel termodinamik süreçleri tarif termodinamiğin, yasalarını öne sürülmüştür:

• izokorik işlem - çalışma akışkanı hacminin değiştirilmeden gerçekleştirilen bir proses. Koşullar izokorik işlem olup, hacim = sabit;
• izobarik usul - çalışma sıvısı basıncı değiştirmeden gerçekleştirilen bir proses. Koşullar izobarik işlem olup, p = sabit;
• izotermal (izotermal) işlemi - önceden belirlenmiş bir seviyede sıcaklık muhafaza edilirken gerçekleştirilen bir proses. Koşullar izotermal işlem olup, T = sabit;
• (Modern Termal Mühendislik denir böylece adyabatik) adyabatik süreç - bir süreç, çevre ile ısı alışverişi olmadan uzayda gerçekleştirdi. adyabatik süreçlerin koşulları, q = 0;
• politropik işlem - hareket ettirilebilir bir piston ile, bir silindirin içine getirilmesi için, yukarıda sözü edilen tüm Termodinamik süreçleri, hem de tüm diğer olasılıkları açıklanmaktadır genel bir işlemdir.

İlk ısı motorlarının oluşturma sırasında en yüksek verimi (performans katsayısı) almak için döngüsünü aradı. Carnot döngüsü - Sadi Carnot, termodinamik süreçlerin bir dizi inceleyerek, bir heves onun adını kendi döngüsünün, gelişmesine gitti. Bu, ardışık olarak daha sonra adiyabatik sıkıştırma işlemi izotermal gerçekleştirilir. Bu süreçlerin uygulanması sonra çalışmaya sıvısı iç enerji rezervi vardır, ama çalışma sıvısı genişletilmiş ve izotermal genişleme sürecini gerçekleştirir; böylece döngüsü, tamamlanmadı. döngüsünü tamamlamak ve ilk çalışma akışkanı parametreler geri dönmek için, sızdırmazlık altında gerginliğin alınması işlemi gerçekleştirilir.

Carnot kendi döngüsünde verimliliği maksimuma ulaştığı ve sadece iki izotermleri sıcaklıklarda bağlı olduğunu kanıtladı. bunların arasında daha yüksek bir fark, mukabil biçimde daha yüksek ısı etkinliği. Girişimleri Carnot çevriminin bir ısı motoru oluşturmak için ve başarısız olmuştur. Bu gerçekleştirilemez ideal döngüdür. Ama maliyetine eşit bir iş, almanın imkansızlığı, termodinamiğin ikinci yasasının ana prensibi kanıtladı termal enerjinin. bir tanım numarası olan Rudolf Clausius entropi kavramını göre Termodinamiğin ikinci Kanunu () kanunu formüle edilmiştir. Onun araştırma temel sonucu - entropi termal "ölüm" yol açan artmaktadır.

En önemli başarı entropi değişmez çalışma sıvısının onun uygulanmasında adyabatik sürecin Clausius anlayış. Bu nedenle, adyabatik yöntem Clausius - s = sabit olan. İşte s - izantropik - süreç ısı vermek veya ısı, çıkarmadan yapılır için başka bir isim verir entropi vardır. entropi artış oldu yerde Bilim adamları, böyle bir döngü ısı motoru arıyor. Ama ne yazık ki bu onun oluşturamadı. Bu nedenle ısı motoru hiç oluşturulamaz çıkarılabilir.

Ancak tüm araştırmacılar bu kadar karamsar yapılandırılmıştır. Bunlar termal makineleri için gerçek çevrimleri için aradılar. Onların aramaların sonucunda Nikolaus August Otto artık benzin çalışan motorlarda uygulanmaktadır onun döngüsü ısı motorunu yarattı. Burada, çalışma gövdesi ve izokorik ısı kaynağı (sabit hacimde yakıt yakma) adyabatik sıkıştırma ile gerçekleştirilen işlem, daha sonra sızdırmazlık altında gerginliğin (çalışma hacmini artırmak işleminde çalışma ortamı ile yapılır) ve izokorik ısı çıkarma vardır. Otto devrinde ilk içten yanmalı motorlar, yanıcı yakıt gazı olarak kullanılır. Çok daha sonra o benzin buharı ile hava ve motor silindir bunları besleyen bir karışımını oluşturmak benzovozdushnoy haline gelmiştir karbüratör icat edilmiştir.

Otto olarak çevrim yakıt karışımı sıkıştırılır, böylece nispeten küçük miktarda sıkıştırma - yakıt karışımı patlatmak için bir eğilim vardır (patladığında kritik basınç ve sıcaklıklar). Bu nedenle, adyabatik bir sıkıştırma işleminde çalışma nispeten düşüktür. Burada başka bir kavramı tanıtmak: sıkıştırma oranını - sıkıştırma hacmine toplam hacmin oranı.

Enerjinin yakıt verimliliğini artırmanın yollarını bulmak sürdürdü. Sıkıştırma oranı arttıkça görülür artışı verim. Rudolf Diesel ısı kaynağı (izobarik usul olarak) sabit bir basınçta gerçekleştirildiği döngüsünü geliştirmiştir. Bu döngü (aynı zamanda dizel yakıt olarak da bilinir), dizel yakıtı kullanan motorlar için baz idi. döngüsünde dizel yakıt karışımı sıkıştırılmış ve hava değildir. Bu nedenle, çalışma adyabatik bir süreçte gerçekleştirilir söylerler. böylece meme yakıt enjeksiyon yoluyla yüksek sıkıştırma sonundaki sıcaklık ve basınç, gerçekleştirilir. Yanıcı karışım oluşturmak için sıcak hava ile karıştırılır. Bu çalışma sıvısının iç enerjisini artırır, yakar. adiyabatik gevşetme tarafından daha fazla gaz, felç çalışma yapılır.

Isı motorları başarısız Dizel döngüsü, böylece Gustav Trinkler kombine oluşturulan çevrim Trinklera uygulamaya çalışıyorum. Ve bugünün dizel motorlarda kullanmak. Trinklera tarafından verilen ısı döngüsü ve sonra izobarlar üzerinde izokor. Sadece sonra bu çalışma sıvısının genişleme adyabatik süreç yapılır.

Piston ısı makinaları ve türbin çalışması ile benzer bir şekilde. Ancak gaz yararlı adiyabatik genişleme ucunda ısı giderme bunların işlem izobarlar ile gerçekleştirilir. uçaklar, gaz türbini motorlarının ve turboprop adyabatik süreç üzerinde sıkıştırma ve genişleme sırasında iki kez meydana gelir.

adyabatik sürecinin tüm temel kavramlar yerleşim formüller önerilmiştir haklı belirleyin. adyabatik indeksi denilen önemli bir değer, var gibi görünüyor. bir atomlu gaz için Değeri - 1.4 eşit (oksijen ve nitrojen havada mevcut ana atomlu gazlardır). kullanılan adyabatik indeksi hesaplamak için iki ilginç özelliklere çalışma sıvısının yani izobarik izokorik ısı kapasitesine sahiptir. k = Kp / Cv oranı - adyabatik endeksidir.

Neden ısı motorların teorik döngülerinde bir adyabatik işlemi kullanın? Aslında politropik süreç gerçekleştirilen, fakat bunlar yüksek oranda meydana gerçeği nedeniyle, çevre ile ısı değişimi yokluğunu varsaymak kabul edilmektedir.

elektrik% 90 termik santrallerde tarafından oluşturulur. Bunların çalışma akışkanı buhar kullanıldığı gibi. Kaynar zaman üretilir. buhar çalışma kapasitesini artırmak için, kızgın olduğunu. Daha sonra, yüksek basınçlı süper ısıtılmış buhar, buhar türbinine beslenir. Ayrıca adyabatik süreç buhar genişleme gerçekleşir. Türbin elektrik jeneratörüne aktarılır, haddeleme alır. Bu da, tüketiciler için elektrik üretir. Buhar türbinleri Rankine döngüsünde çalışırlar. İdeal olarak etkinliği de sıcaklık ve basınçlı buhar bir artış ile bağlantılıdır.

Yukarıda görüldüğü gibi, adyabatik bir işlem, mekanik ve elektrik enerjisinin üretimi için çok yaygındır.