1

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе:

• вечный двигатель первого рода невозможен, т. е. невозможно построить машину, которая совершала бы механическую работу, не затрачивая на это соответствующего количества энергии (Оствальд);

• в любой изолированной системе запас энергии остается постоянным (Джоуль):U= const, dU = 0.

• ΔU = A + Q,

•  

2

3 В термодинамике цикл Карно́ или процесс Карно — это обратимый круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов^[1]. 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^[2].

Цикл Карно назван в честь французского учёного и инженера Сади Карно, который впервые его описал в своём сочинении «О движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу» в 1824 году^[3][4].

Поскольку обратимые процессы могут осуществляться лишь с бесконечно малой скоростью, мощность тепловой машины в цикле Карно равна нулю. Мощность реальных тепловых машин не может быть равна нулю, поэтому реальные процессы могут приближаться к идеальному обратимому процессу Карно только с большей или меньшей степенью точности. В цикле Карно тепловая машина преобразует теплоту в работу с максимально возможным коэффициентом полезного действия из всех тепловых машин, у которых максимальная и минимальная температуры в рабочем цикле совпадают соответственно с температурами нагревателя и холодильника в цикле Карно^[5].

16 Прямой цикл Карно.

Состоит из двух изотерм и двух адиабат. Рабочее тело – идеальный газ. .

Подвод теплоты от горячего источника производится на изотерме 1-2 при температуре Т1, при этом рабочее тело - идеальный газ расширяется и совершается полезная работа. В процессе дальнейшего расширения по адиабате 2-3 до температуры Т2 также совершается полезная работа. Для осуществления последующих процессов - сжатия 3-4 по изотерме Т2 с отводом теплоты к холодному источнику и адиабатного сжатия 4-1 до начальной температуры Т1 работа затрачивается. Термодинамический коэффициент полезного действия определяется температурами холодильника и нагревателя. –

Рисунок найти самим!!1

19 Обратный цикл Карно.

Осуществим цикл Карно в обратном направлении. Рабочее тело с начальными параметрами точки а расширя­ется адиабатно, совершая работу расши­рения за счет внутренней энергии, и ох­лаждается от температуры Т1 до темпе­ратуры T2 Дальнейшее расширение про­исходит по изотерме, и рабочее тело отбирает от нижнего источника с темпе­ратурой T2 теплоту q2. Далее газ под­вергается сжатию сначала по адиабате, и его температура от Т2 повышается д

T1, а затем — по изотерме (T1=const). При этом рабочее тело отдает верхнему источнику с температурой T1 количество теплоты q1.

Эффективность холодильной установки оценивается холодильным коэффициентом, определяемым как отношение количества теплоты, отнятой за цикл от холодильной камеры, к за­траченной в цикле работе:

Рисунок найти самим!!

4

Поршнево́й дви́гатель — двигатель внутреннего сгорания, в котором тепловая энергия расширяющихся газов, образовавшаяся в результате сгорания топлива в замкнутом объёме, преобразуется в механическую работу поступательного движения поршня за счёт расширения рабочего тела (газообразных продуктов сгорания топлива) в цилиндре, в который вставлен поршень.

Идея карно

Насосом сжимается воздух, затем насосом переводиться в камеру, туда же мелкими порциями поступает топливо, затем газы длжны действовать на поршень и вытолкнуть их в атмосферу, или направить паровому котлу для исп-я теплоты.

КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Первым, кто указал на возможность создания двигателей внутреннего сгорания, является Сади Карно. Идеи, высказанные им в работе «Размышления о движущей силе огня», в дальнейшем были полностью реа­лизованы.

В 1860 г. Француз Ленуар построил двигатель внутреннего сгорания (ДВС), работавший на газе. Однако он не получил широкого распростране­ния ввиду того, что имел низкий кпд (не выше, чем кпд паровых машин). В 1862 г. французский инженер Бо-де-Роша предложил (запатентовал) двига­тель, принципы создания которого совпадали с идеями Карно. Эти принципы были осуществлены немецким инженером Отто в созданном им в 1877 г. бензиновом двигателе.

В 1897 г. немецким инженером Дизелем был разработан двигатель высо­кого сжатия, который работал на керосине. Распыление керосина осуществ­лялось воздухом высокого давления, получаемого от компрессора.

В 1904 г. русский инженер Г.В.Тринклер построил бескомпрессорный двигатель со смешанным сгоранием топлива - сначала при постоянном объ­еме, а затем при постоянном давлении. Такой двигатель получил в настоя­щее время широкое распространение.

 

КЛАССИФИКАЦИЯ ДВС

Все современные двигатели внутреннего сгорания подразделяются на три основные группы:

1. Двигатели, в которых используется цикл с подводом тепла при посто­янном объеме v=const (цикл Отто).

2. Двигатели, в которых используется цикл с подводом тепла при посто­янном давлении p=const (цикл Дизеля).

3. Двигатели, в которых используется смешанный цикл с подводом тепла как при v=const, так и при p=const (цикл Тринклера).

При исследовании идеальных термодинамических циклов поршневых двигателей внутреннего сгорания к числу определяемых величин относятся: количество подведенной и отведенной теплоты, основные параметры состоя­ния в характерных точках цикла, термический кпд цикла.

5  Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме называется циклом Отто по имени немецкою конструктора Н. А. Отто, осуществившего этот цикл в 1876 г.

Горючей смесью в цикле Отто является воздух, смешанный с парами бензина или любым другим легко испаряющимся веществом.

На рисунке представлена p—v диаграмма двигателя, работающего именно по циклу Отто. Идеализированный замкнутый цикл, термодинамически эквивалентный циклу Отто, состоит из двух адиабат (рисунок, кривые 1—2 и 3—4) и двух изохор (прямые 2—3 и 4—1). Работа, производимая двигателем за цикл, выражается площадью фигуры 23412.

Четырёхтактный двигатель — поршневой двигатель внутреннего сгорания, в котором рабочий процесс в каждом из цилиндров совершается за два оборота коленчатого вала, то есть за четыре хода поршня (такта). Начиная с середины XX века — наиболее распространённая разновидность поршневого ДВС, особенно в двигателях средней и большой мощности.

6 Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто)

Идеальный цикл Отто состоит из адиабатического сжатия, сообщения теплоты при постоянном объёме, адиабатического расширения и отдачи теплоты при постоянном объёме. В практическом четырёхтактном цикле Отто имеются также изобарическое сжатие (выхлоп) и изобарическое расширение (впуск), которые обычно не рассматриваются, так как в идеализированном процессе они не играют роли ни в сообщении рабочему газу теплоты, ни в совершении газом работы.

Цикл с подводом теплоты при постоянном объеме (цикл Отто) является частным случаем рассмотренного цикла со смешанным подводом теплоты, когда степень изобарного расширения  = 1.

Формулы написать самим.!!

7. Цикл с подводом теплоты при Р=const (цикл Дизеля). РV и TS -диаграммы. Характеристики цикла. Термический КПД. Параметры в характерных точках. Количество подведенной и отведенной теплоты. Работа цикла.

Х арактеристики цикла

Степень сжатия: . Степень изобарного расширения:

Я не нашел формулы работы и подвед теплоты.

Пожалуйста каждый для себя напишите!!!!!

Термический КПД :

8.Циклы газотурбинных установок (ГТУ). Преимущества ГТУ.

Гту обладают многоми премушествами:

-Малый вес

-небольшие габариты

-нет деталей с возвратно-поступающим движением.

Недостатки:

1)ограничч-ть их мощности

2)невозможность адиабатного расширения рабочего тела до атмосферного давления.

Г ту могут работать со сгоранием топлива при Р=const и V=const.

P =const V=const

9. Цикл ГТУ с подводом теплоты в процессе при Р=const. Схема ГТУ. РV и TS -диаграммы. Характеристики цикла. Термический КПД. Параметры в характерных точках. Количество подведенной и отведенной теплоты. Работа цикла.

Схема ГТУ: 1-камера

2-сопло, 3-газовая турбина,

4-турбокомпрессор,5- топливный насос 6 и 7-форсунки

P V диаграмма TS диаграмма

Характеристики цикла

Степень повышения давления: . Степень изобарного расширения:

Термический КПД :

Количество подведенной и отведенной теплоты: ;

Работа цикла:

1 0. Цикл ГТУ с подводом теплоты в процессе при V=const. РV и TS -диаграммы. Характеристики цикла. Термический КПД. Параметры в характерных точках. Количество подведенной и отведенной теплоты.

Схема ГТУ: 1-камера2-сопло,

3-газовая турбина,4-турбокомпрессор,

5- топливный насос,6 и 7-форсунки

P V TS

Характеристики цикла

Степень повышения давления: . Степень добавочного повыш. давления:

Термический КПД :

Количество подведенной и отведенной теплоты: ;

Работа цикла:

11. Сравнение циклов ГТУ.

П ри одинаковых степенях повышения давления и мах температурах циклы ГТУ с изохорподводом теплоты имеют больший КПД. Средний интеграл температур при V=const выше чем при P=const.

Сравнение циклов ГТУ при различных степенях повышения давления и одинаковых мах температурах с подводом теплоты при P=const будет иметь больший КПД, чем цикл при V=const.

12. Методы повышения КПД газотурбинной установки. Применение регенерации теплоты в ГТУ при Р=const и V=const (схема). РV и TS -диаграммы. КПД при Р=const и при V=const. Достоинства и недостатки ГТУ.

Ч тобы увеличить КПД гту применяют регенерацию теплоты многоступенчатого сжатия воздуха в компрессоре многоступенчатого сгорания в камере. Регенерация – предварительное сжатие в компрессоре воздуха за счет теплоты уходящий газов.

Сжаты воздух из турбокомпрессора 4 направляется в регенератор, где получает теплоту от газов, вышедших из камеры 1. Через сопло 2 нагрет воздух идет в турбину 3 , затем через ренегератор 8 через форсунку 7 подается в камеру сгорания.

TS PV

Циклы газотурбинных установок (ГТУ). Преимущества ГТУ.

Гту обладают многоми премушествами:

-Малый вес

-небольшие габариты

-нет деталей с возвратно-поступающим движением.

Недостатки:

1)ограничч-ть их мощности

2)невозможность адиабатного расширения рабочего тела до атмосферного давления.