Hvað er óvermin ferli?

Til að byggja upp hita vél, sem getur gert vinnu með því að nota hita, þú þarft að búa til ákveðin skilyrði. Fyrst af öllu, hita vél til að starfa í rásuðum ham, þar sem fjöldi samfelldra ı ferli að búa til lykkju. Árangurinn af sveiflu- gasi sem umlukin er strokka með hreyfanlega stimplinum, virkar. En eitt hringrás fyrir lotu vél smá, það ætti kunnugt aftur og aftur í nokkurn tíma. Heildarkostnaður vinnu á ákveðnum tíma í raun deilt með tíma gefur annað mikilvægt hugtak - völd.

Í miðri XIX öld voru fyrstu hita vél búin. Þeir eru að vinna, en eyðir meira magn af hita framleitt með brennslu eldsneytis. Það var þá sem fræðileg eðlisfræðingar eru að spyrja, "Hvernig gas vinnu í hita vél? Hvernig á að fá sem mest vinna með lágmarks eldsneyti? "

Til að framkvæma greiningu á gas verk , hafði það að taka upp allt kerfið skilgreiningar og hugtök. Í heild allra ákvarðana og skapað heilt rannsókna svæði, sem kallast "Engineering Varmafræði". Í varmafræði, var samþykkt af mörgum forsendum, ekki grafa undan helstu niðurstöðum. Verkfæri líkami - skammlíf gas (ekki fyrir hendi í náttúrunni) sem hægt er að þjappa í núll magni sem sameindir gera samskipti ekki. Í náttúrulegu umhverfi eru aðeins alvöru lofttegundir, sem hafa vel skilgreindar eignir óaðgreinanlegur frá kjörgas.

Til að skoða líkan af gangverki vinnslustraumefnisms, það hefur verið bent á lögmálum varmafræðinnar, sem lýsa helstu varmaaflfræðilegra ferli, svo sem:

• isochoric ferli - ferli sem er gerð án þess að breyta hljóðstyrk vinnslustraumefnisms. Skilyrði isochoric ferli, V = const;
• ísóbariskan ferli - ferli sem er gerð án þess að breyta þrýstingnum í vinnslustraumefnisms. Skilyrði ísóbariskan ferli, P = const;
• isothermal (isothermal) aðferð - ferli sem er framkvæmd með því hitastiginu er haldið í fyrirfram ákveðnu stigi. Skilyrði isothermal ferli, T = const;
• óvermin ferli (óvermin, svo það er kallað nútíma Thermal Verkfræði) - ferli, fram í rýminu án skipti á hita við umhverfið. Skilyrði óvermin ferlinu, q = 0;
• polytropic aðferð - er almenn ferli sem lýsir öllum varmaaflfræðilegu ferlin sem nefnd eru hér að framan, sem og allar aðrar möguleika til að uppfylla í a sívalnings með hreyfanlega stimplinum.

Á stofnun fyrstu hita vél leitað hringrás til þess að fá hæsta skilvirkni (coefficient of performance). Sadi Carnot, skoða safn af ı ferli, á hegðun fór að þróun hringrás þess, sem heitir eftir honum - Carnot hringrás. Það flytjandi raðbundið isothermal, þá er óvermin pressunaraðferð. Vinnslustraumurinn eftir framkvæmd þessara ferla hefur varasjóði innri orku, en hringrás hefur ekki verið lokið, þannig að vinna vökva er stækkuð og framkvæma Berdu stækkun ferli. Það til að ljúka og fara aftur í fyrstu vinnslustrauminn, breytum, óvermin útþensla process is performed.

Carnot sannað að skilvirkni í hringrás þess nær hámarki, og fer aðeins á hitastigi tveggja jafnhitalinur. Því hærra sem munurinn á milli þeirra, því að sama skapi meiri varma skilvirkni. Tilraunir til að búa til hita vél af Carnot hringrás og hafa verið misheppnaður. Það er tilvalið hringrás sem ekki er hægt að framkvæma. En hann reyndist Meginreglan um annað lögmál varmafræðinnar, um ómögulega að fá vinnu, sem svarar til þess kostnaðar varmaorku. settar fram nokkrar skilgreiningar voru settar fram annað lögmál (Law) lögmál varmafræðinnar, en samkvæmt þeim Rudolf Clausius kynnt hugmyndina um óreiðu. Meginniðurstaða rannsóknir hans - óreiðu er að aukast, sem leiðir varma "dauða".

Mikilvægasta afrek var Clausius skilningur óvermin ferli í framkvæmd hennar vinnslustraumefnisms óreiðu breytist ekki. Þess vegna, the óvermin ferlið Clausius - er S = const. Hér er - er óreiðu, sem gefur annað nafn fyrir ferlið fer fram án þess að afgreiða eða fjarlægja hita, - isentropic ferli. Vísindamenn eru að leita að svona hringrás hita vél, hvar sem það var aukning á óreiðu. En, því miður, þetta gat hann ekki búið. Því álykta að hita vél er ekki hægt að búa til á öllum.

En ekki allir vísindamenn hafa verið stillt svo svartsýnn. Þeir voru að leita að raunverulegum lotur í varma vélar. Sem afleiðing af leit þeirra Nikolaus August Otto búin hringrás hita vél hans, sem nú er verið að innleiða í vél í gangi á bensíni. Hér er ferli flutt af óvermin þjöppun vinnandi líkama og isochoric hita framboð (brennslu eldsneytis í föstu rúmmáli), þá eru óvermin stækkun (vinna er gert með því að vinna miðli í því ferli að auka rúmmál hans), og isochoric hita flutningur. Fyrstu brunahreyfla í Otto hringrás var notuð sem eldsneyti gas eldfimt. Mun síðar var hún fundin carburetors sem hafa orðið benzovozdushnoy búa til blöndu af lofti með bensín gufu og fóðra þá á vél strokka.

Í Otto hringrás eldsneyti blandan er pressuð, þannig að magn af samþjöppun á tiltölulega lítill sínum - eldsneyti blöndu hefur tilhneigingu til að detonate (springa þegar vera mikilvægustu álag og hitastig). Þess vegna er vinna í óvermin þjöppun ferli er tiltölulega lágt. Hér við kynna aðra hugmyndina: samþjöppun hlutfall - hlutfall af heildar rúmmáli til samþjöppun bindi.

Finna leiðir til að auka sparneytni orku áfram. Aukin skilvirkni og sést í að auka samþjöppun hlutfall. Rudolf Diesel þróað hringrás þess, þar sem hita framboð er framkvæmd við stöðugan þrýsting (í ísóbariskan aðferð). hringrás hennar var grundvöllur fyrir hreyfla með díselolíu (einnig þekkt sem dísilolíu). Í hringrás Dísilolíu blandan er ekki þjappað, og loft. Þess vegna, segja þeir að vinna er framkvæmd í óvermin ferli. The hitastig og þrýstingur í lok mikilþjöppun, svo í gegnum innspýtingarstúti eldsneyti fer fram. Það er blandað með heitu lofti til að mynda af því brennanlega blöndu. Það brennur, þetta eykur innri orku vinnslustraumefnisms. Frekari gas frá óvermin stækkun er, gerðar vinna heilablóðfall.

Reynt að innleiða Diesel hringrás hita vélar tókst, svo Gustav Trinkler búin blönduðum akstri Trinklera. Og nota það í dísilvélum dag. Í hringrás hita til staðar eftir Trinklera isochore, og síðan á isobars. Aðeins eftir þetta er gert óvermin ferli stækkun vinnslustraumefnisms.

Á hliðstæðan hátt við stimpla hita vél og túrbínu vinnu. En ferli þeirra hita flutningur í lok gagnlega óvermin stækkun gasi er flutt af isobars. Á flugvélum, gas hverflum vél og skrúfuþotuhreyfli óvermin ferli á sér stað tvisvar á samþjöppun og stækkun.

Til að réttlæta allar grunnþáttum óvermin ferli hefur verið lagt í uppgjörinu formúlur. Það virðist mikilvægt gildi, heitir óvermin vísitölu. gildi hennar fyrir tvíatóma gas (súrefni og köfnunarefni - eru helstu tvíatóma gas staðar í loftinu) jafn 1.4. Til að reikna út óvermin vísitölunni hefur tvo áhugaverða eiginleika, þ.e., ísóbariskan og isochoric varmarýmd vinnslustraumefnisms. Hlutfall of K = Cp / CV - er óvermin vísitölu.

Hvers vegna nota óvermin ferli í fræðilegum hringi hreyfla hita? Reyndar flutt polytropic ferli, en vegna þess að þeir eiga sér stað á háu gengi, það er tekið að gera ráð fjarveru varmaskipti við umhverfið.

90% af raforku er mynda af varma virkjana. Í þeim sem vinna vökva notað gufu. Það er framleitt þegar sjóðandi. Til að auka vinnufærni af gufu, það er yfirhitaður. Þá er hár þrýstingur superheated gufu er til staðar í gufu hverflum. Það tekur einnig fram óvermin ferli gufu stækkun. Turbine fær veltingur, það er send til rafmagns rafall. Það aftur á móti, raforku fyrir neytendur. Gufuaflshverflar starfa á Rankine hringrás. Helst skilvirkni er einnig í tengslum við aukningu á hitastigi og þrýstingi gufu.

Eins og sést hér að ofan, að óvermin ferli er mjög algengt í framleiðslu vélbúnaðar og rafmagns orku.