Термические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора — учебные курсы

двигатель, в каком происходит перевоплощение внутренней энергии горючего, которое сгорает, в механическую работу.

Хоть какой термический двигатель состоит из 3-х главных частей: нагревателя, рабочего тела (газ, жидкость и др.) и холодильника. В базе работы мотора лежит повторяющийся процесс (это процесс, в итоге которого система ворачивается в начальное состояние).

Прямой цикл термического мотора

Общее свойство всех повторяющихся (либо радиальных) процессов заключается в том, что их нереально провести, приводя рабочее тело в термический контакт только с одним термическим резервуаром. Их необходимо, по последней мере, два. Термический резервуар с более высочайшей температурой именуют нагревателем, а с более низкой – холодильником. Совершая радиальный процесс, рабочее тело получает от нагревателя некое количество теплоты Q1 (происходит расширение) и дает холодильнику количество теплоты Q2, когда ворачивается в начальное состояние и сжимается. Общее количество теплоты Q=Q1-Q2, приобретенное рабочим телом за цикл, равно работе, которую делает рабочее тело за один цикл.

Термические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсы

Оборотный цикл холодильной машины

При оборотном цикле расширение происходит при наименьшем давлении, а сжатие — при большем. Потому работа сжатия больше, чем работа расширения, работу делает не рабочее тело, а наружные силы. Эта работа преобразуется в теплоту. Таким макаром, в холодильной машине рабочее тело конфискует от холодильника некое количество теплоты Q1 и передает нагревателю большее количество теплоты Q2.

Термические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсы
Коэффициент полезного деяния

Прямой цикл:

Термические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсыТермические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсы

Показатель эффективности холодильной машины:

Термические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсыТермические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсы

Цикл Карно

В термических движках стремятся добиться более полного перевоплощения термический энергии в механическую. Наибольшее КПД.

На рисунке изображены циклы, применяемые в бензиновом карбюраторном движке и в дизельном движке. В обоих случаях рабочим телом является смесь паров бензина либо дизельного горючего с воздухом. Цикл карбюраторного бензинового двигателя состоит из 2-ух изохор (1–2, 3–4) и 2-ух адиабат (2–3, 4–1). Дизельный бензиновый двигатель работает по циклу, состоящему из 2-ух адиабат (1–2, 3–4), одной изобары (2–3) и одной изохоры (4–1). Реальный коэффициент полезного деяния у карбюраторного мотора порядка 30%, у дизельного мотора – порядка 40 %.

Термические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсы

Французский физик С.Карно разработал работу безупречного термического мотора. Рабочую часть мотора Карно можно представить для себя в виде поршня в заполненном газом цилиндре. Так как двигатель Карно — машина чисто теоретическая, другими словами безупречная, силы трения меж поршнем и цилиндром и теплопотери числятся равными нулю. Механическая работа максимальна, если рабочее тело делает цикл, состоящий из 2-ух изотерм и 2-ух адиабат. Этот цикл именуют циклом Карно.

Термические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсы

участок 1-2: газ получает от нагревателя количество теплоты Q1 и изотермически расширяется при температуре T1
участок 2-3: газ адиабатически расширяется, температура понижается до температуры холодильника T2
участок 3-4: газ экзотермически сжимается, при всем этом он дает холодильнику количество теплоты Q2
участок 4-1: газ сжимается адиабатически до того времени, пока его температура не повысится до T1.
Работа, которую делает рабочее тело — площадь приобретенной фигуры 1234.

Работает таковой двигатель последующим образом:

1. Поначалу цилиндр вступает в контакт с жарким резервуаром, и безупречный газ расширяется при неизменной температуре. На этой фазе газ получает от жаркого резервуара некоторое количество тепла.
2. Потом цилиндр окружается безупречной термоизоляцией, за счет чего количество тепла, имеющееся у газа, сохраняется, и газ продолжает расширяться, пока его температура не свалится до температуры прохладного термического резервуара.
3. На третьей фазе термоизоляция снимается, и газ в цилиндре, будучи в контакте с прохладным резервуаром, сжимается, отдавая при всем этом часть тепла прохладному резервуару.
4. Когда сжатие добивается определенной точки, цилиндр опять окружается термоизоляцией, и газ сжимается за счет поднятия поршня до того времени, пока его температура не сравняется с температурой жаркого резервуара. После чего термоизоляция удаляется и цикл повторяется вновь с первой фазы.

КПД цикла Карно не находится в зависимости от вида рабочего тела

Термические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсыТермические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсы

для холодильной машины

Термические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсыТермические движки, цикл карно, коэффициент полезного деяния, прямой и оборотный цикл термического мотора - учебные курсы

В реальных термических движках нельзя сделать условия, при которых их рабочий цикл был бы циклом Карно. Потому что процессы в их происходят резвее, чем это нужно для изотермического процесса, и в то же время не так резвые, чтобы быть адиабатическими.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *