Тепловые двигатели

•Все тепловые двигатели обладают общим свойством — повторяемостью процессов (цикличностью), в результате чего рабочее тело периодически возвращается в исходное состояние.

Тепловые двигатели

•Все тепловые двигатели обладают общим свойством — повторяемостью процессов (цикличностью), в результате чего рабочее тело периодически возвращается в исходное состояние.

•Если система совершает положительную работу, то цикл называется прямым. Если работа отрицательная

— обратный. На графике p(V) прямые циклы имеют направление обхода по часовой стрелке.

•Каждый цикл включает в себя следующие процессы:

•получение рабочим телом энергии;

•совершение работы рабочим телом при расширении;

•передача части энергии от рабочего тела;

•совершение работы рабочим телом при сжатии.

КПД теплового двигателя

•Полная работа A рабочего тела равна сумме работ при расширении A1 и сжатии A2, и равна разности полученного Q1 и отданного Q2 количества теплоты:

•Отношение совершенной машиной работы A к количеству теплоты Q1, полученному от нагревателя, называется коэффициентом полезного действия теплового двигателя (КПД):

КПД теплового двигателя

•КПД может измеряться и в процентах, тогда расчетная формула будет иметь вид

•КПД характеризует эффективность работы тепловой машины, т.е. какая часть полученной энергии преобразуется в механическую.

•Из формулы видно, что, так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передается холодильнику (Q2 ≠ 0), то КПД η < 1.

Термодинамические циклы

•В двигателях, применяемых в технике, используются различные круговые процессы.

•На рис. изображены циклы, используемые в бензиновом карбюраторном (1)и в дизельном двигателях (2).

•В обоих случаях рабочим телом является смесь паров бензина или дизельного топлива с воздухом.

Термодинамические циклы

Дизельный двигатель внутреннего сгорания работает по циклу, состоящему из двух адиабат (1–2, 3–4), одной изобары (2–3) и одной изохоры (4–1).

Реальный коэффициент полезного действия у карбюраторного двигателя порядка 30 %, у дизельного двигателя – порядка 40 %.

Цикл Карно

•В 1824 году французский инженер

С. Карно рассмотрел круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат, который сыграл важную роль в развитии учения о тепловых процессах. Он называется

циклом Карно.

Цикл Карно

•Цикл Карно совершает газ, находящийся в цилиндре под поршнем.

•На изотермическом участке (1–2) газ приводится в тепловой контакт с горячим тепловым резервуаром (нагревателем), имеющим температуруизотермическиT1. Газ расширяется, совершая работу A12, при этом к газу подводится некоторое количество теплоты Q1 =

A12.