Kio estas la adiabáticas procezo?

Konstrui termika motoro, kiu povas fari la laboron uzante varmo, vi devas krei iujn kondiĉojn. Unue, la varmego motoro funkcii en cikla maniero, kie la nombro da sinsekvaj termodinamika procezoj por krei buklon. La rezulto de ciklo gaso enfermita en skatolo kun movebla piŝto, ĉu funkcias. Sed unu ciklo por batch maŝino iom, ĝi devus persisti denove kaj denove dum iom da tempo. La tuta laboro farita dum la tempo antaŭdeterminita reale dividita per tempo donas alian gravan koncepton - potenco.

Meze de la jarcento jarcento, la unua varmeco motoroj estis kreita. Ili estas la laboro, sed elspezi pli kvanto de varmego produktita de la brulado de brulaĵoj. Ĝuste tiam teoriaj fizikistoj demandas, "Kiel gaso laboron en termika motoro? Kiel akiri la plej laboron kun minimumo de karburaĵo? "

Por montri analizo de la gaso verkoj , devis enkonduki tutan sistemon de difinoj kaj konceptoj. La totalo de ĉiuj determinoj kaj kreis tutan esploron areo, nomita "Inĝenierio Termodinamiko". En termodinamiko, estis adoptita de kelkaj antaŭsupozoj, ne malpliigas de la ĉefaj konkludoj. Iloj korpo - efemera gaso (ne ekzistanta en naturo) kiu povas esti kunpremita al nulo volumo kies molekuloj ne interagas. En la natura medio ekzistas nur reala gasoj, kiuj havas bone difinitan ecoj nedistingebla de la ideala gaso.

Por vidi modelon de la dinamiko de la laboranta fluido, ĝi sugestis leĝoj de termodinamiko, kiu klarigas la bazajn termodinamika procezoj kiel ekzemple:

• isochoric procezo - procezo kiu estas farata sen ŝanĝi la volumon de la laboranta fluido. Kondiĉoj isochoric procezo, v = const;
• isobaric procezo - procezo kiu estas farata sen ŝanĝi la premo en la laboranta fluido. Kondiĉoj isobaric procezo, P = const;
• isotérmicas (isotérmicas) procezo - procezo kiu estas farita subtenante la temperaturo ĉe antaŭdeterminita nivelo. Kondiĉoj isotérmicas procezo, T = const;
• adiabática procezo (adiabática, do ĝi estas nomita la moderna Thermal Engineering) - procezo, farita en la spaco sen la interŝanĝo de varmego kun la medio. Kondiĉoj de adiabáticas procezo, q = 0;
• polytropic procezo - estas la ĝeneraligita proceso kiu priskribas ĉiujn termodinamika procezoj menciita supre, kaj ankaŭ ĉiuj aliaj ebloj por plenumon en cilindro kun movebla piŝto.

Dum la kreo de la unua varmego motoroj traserĉis ciklo en kiu akiri la plej alta efikeco (koeficiento de efikeco). Sadi Carnot, ekzamenante aro de termodinamika procezoj, sur kaprico iris al la disvolviĝo de lia ciklo, nomita laŭ li - la Ciklo de Carnot. Ĝi sinsekve prezentis isotérmicas, tiam la adiabáticas densigado procezo. La laboranta fluido post la efektivigo de tiuj procezoj havas rezervo de interna energio, sed la ciklo ne estis kompletigita, do la laboranta fluido estas vastigita kaj elfaras isotérmicas procezo de ekspansio. Por kompletigi la ciklo kaj reveni al la komencan laboranta fluido parametroj, ekspansio adiabática procezo estas farita.

Carnot pruvis, ke la efikeco en lia ciklo atingas maksimumon, kaj dependas nur de la temperaturoj de la du isotermas. La pli alta la diferenco inter ili, la ekvivalente pli alta termika efikeco. Provoj krei varmegon motoro de la Ciklo de Carnot kaj estis malsukcesa. Estas ideala ciklo kiun oni ne povas apliki. Sed li pruvis la ĉefan principon de la dua leĝo de termodinamiko, pri la neeblo de atingi laboron, egala al la kostoj de termika energio. kelkaj difinoj formulis la duan leĝon (leĝo) leĝo de termodinamiko, laŭ kiu Rudolf Clausius enkondukis la koncepton de entropio. La ĉefa konkludo de lia esploro - entropio pliiĝas, kiu kondukas al termika "morto".

La plej grava atingo estis la Clausius kompreno de adiabáticas procezo en ĝia efektivigo de la laboranta fluido la entropio ne ŝanĝiĝas. Sekve, la adiabáticas procezo Clausius - estas s = const. Ĉi tie s - estas la entropio, kiu donas alian nomon por la procezo estas efektivigita sen provizado aŭ forigante varmo, - isentropic procezo. Sciencistoj serĉas tian ciklo varmego motoro, kie ajn ekzistis pliiĝo en entropio. Sed, bedaŭrinde, ĉi tiu ne povis krei. Sekve deduktis ke la varmego motoro ne povas esti kreita ajn.

Sed ne ĉiuj esploristoj estis agordita tiel pesimismaj. Ili serĉis la reala cikloj por la termika maŝinoj. Rezulte de siaj serĉoj Nikolaus August Otto kreis sian ciklo varmego motoro, kiu estas nun efektivigita en motoroj kuri sur benzino. Ĉi tie, la procezo farita fare adiabática kunpremo de la laborista korpo kaj isochoric varmego provizo (karburaĵo bruligado je konstanta volumeno), tiam ekzistas ekspansio adiabática (laboro estas farita de la laboranta meza en la procezo de kreskanta lia volumo), kaj isochoric varmo forigo. La unua interna brulado de la ciklo Otto estis uzata kiel la karburaĵo gaso brulema. Multe poste estis inventita karburiloj, kiuj fariĝis benzovozdushnoy krei miksaĵo de aero kun benzino vaporoj kaj nutrante ilin kun la motoro de cilindroj.

En Otto ciklo karburaĵo miksaĵo estas kunpremita, do la sumo de compresión de ĝia relative malgranda - miksaĵo de brulaĵo havas tendencon por detonar (eksplodas kiam la kritika premoj kaj temperaturoj). Sekve, la laboro en adiabática densigado procezo estas relative malalta. Ĉi tie ni prezentas alian koncepton: la rilato de compresión - la rilatumo de totala volumo al la compresión volumo.

Trovanta vojojn por pliigi la eficiencia de brulaĵo de energio daŭris. Pliigita efikeco vidis en pliigante la kunpremo rilatumo. Rudolf Diesel disvolvita lia ciklo en kiu la varmego provizo estas efektivigita je konstanta premo (en la isobaric procezo). Lia ciklo estis la bazo por la motoroj uzante dizela karburaĵo (ankaŭ konata kiel dizela karburaĵo). En ciklo Diesel karburaĵo miksaĵo ne estas kunpremita, kaj aero. Sekve, oni diras, ke la laboro estas farata en adiabática procezo. La temperaturo kaj premo en la fino de alta compresión, tiel tra la cigaredingo fuelinjekcio efektivigas. Ĝi estas miksita kun varma aero por formi brulaĵo miksaĵo. Ĝi brulas, ĉi pliigas la interna energio de la laboranta fluido. Plue gaso de ekspansio adiabática estas, farita laboranta apopleksio.

Provanta efektivigi la Diesel ciklo termikaj motoroj malsukcesis, do Gustav Trinkler kreita ciklo kombinita Trinklera. Kaj uzi ĝin en la hodiaŭa motoroj diésel. En la ciklo de la varmo havigita de Trinklera isochore, kaj poste sur la izobaroj. Nur post ĉi estas farita la adiabáticas procezo de ekspansio de la laboranta fluido.

Analoge la piŝto varmego motoroj kaj turbino laboro. Sed ilia procezo de varmo forigo ĉe la fino de la utila adiabática vastiĝo de la gaso estas farata per izobaroj. La aviadiloj, gaso turbino motoroj kaj turbohélice adiabática procezo okazas dufoje dum kunpremo kaj ekspansio.

Pravigi ĉiujn fundamentajn konceptojn de adiabáticas procezo estis proponitaj setlejo formuloj. Tie aperas gravan valoron, nomita la adiabáticas indekso. Ĝia valoro por duatoma gaso (oksigeno kaj nitrogeno - estas la ĉefaj duatoma gasoj ĉeestas en aero) egalas al 1.4. Kalkuli la adiabáticas indekso uzita havas du interesajn karakterizaĵojn, nome, isobaric kaj isochoric specifa varmego de la laboranta fluido. La rilatumo de k = Cp / Cv - estas la adiabáticas indekso.

Kial uzas adiabática procezo en teoriaj cikloj de termikaj motoroj? Efektive farita polytropic procezo, sed pro la fakto, ke ili okazas ĉe alta rapideco, oni akceptis supozi la foresto de varmego interŝanĝo kun la medio.

90% de elektro estas generita per centraj termikaj. En ili kiel la laboranta fluido uzita vaporo. Estas produktita al la boli. Pliigi la laboranta kapaciton de vaporo, estas sobrecalentada. Tiam, la alta premo sobrecalentada vaporo estas liverita al la vaporo turbino. Ĝi ankaŭ okazas adiabática procezo vaporo vastiĝo. Turbino gets ruliĝante, ĝi transdonas al la elektra generatoro. Tio, siavice, ĝi generas elektron por konsumantoj. Turbinoj de vaporo funkciigi sur la Rankine ciklo. Ideale efikeco ankaŭ estas asociita kun kresko en la temperaturo kaj premo vaporo.

Vide de la pli supre, estas adiabáticas procezo estas tre komuna en la produktado de mekanikaj kaj elektraj energioj.