Beth yw'r broses adiabatic?

I adeiladu peiriant gwres, sy'n gallu gwneud y gwaith drwy ddefnyddio gwres, mae angen i chi greu amodau penodol. Yn gyntaf oll, yr injan gwres i weithredu mewn modd cylchol, lle mae nifer o brosesau thermodynamic olynol i greu dolen. O ganlyniad i nwy cylch caeedig mewn silindr gyda piston symudol, yn gweithio. Ond un cylch ar gyfer peiriant swp ychydig, dylai ailadrodd drosodd a throsodd am beth amser. Mae cyfanswm y gwaith a wnaed yn ystod yr amser a bennwyd ymlaen llaw mewn gwirionedd wedi'i rannu gan amser yn rhoi cysyniad pwysig arall - pŵer.

Yng nghanol y ganrif XIX, y peiriannau gwres cyntaf eu creu. Maent yn y gwaith, ond yn treulio mwy o faint o wres a gynhyrchir gan losgi tanwydd. Dyna pryd y ffisegwyr damcaniaethol yn gofyn, "Sut mae nwy mewn peiriant gwres? Sut i gael y gwaith mwyaf gyda lleiafswm o danwydd? "

Er mwyn cyflawni'r dadansoddiad o'r gwaith nwy , roedd yn rhaid iddo gyflwyno system gyfan o ddiffiniadau a chysyniadau. Cyfanswm yr holl benderfyniadau a chreu maes ymchwil gyfan, a elwir yn "Engineering Thermodynameg". Yn thermodynameg, ei fabwysiadu gan nifer o ragdybiaethau, nid yw'n tynnu oddi wrth y prif gasgliadau. Mae'r corff yn gweithio - y nwy byrhoedlog (nid presennol mewn natur), y gellir ei gywasgu i sero cyfaint, moleciwlau nad ydynt yn rhyngweithio â'i gilydd. Yn yr amgylchedd naturiol yn bodoli yn unig nwyon go iawn, sydd wedi eiddo diffinio'n dda modd gwahaniaethu rhwng y nwy delfrydol.

I weld model o ddeinameg hylif gweithio, awgrymwyd gyfreithiau thermodynameg, sy'n disgrifio'r prosesau thermodynamic sylfaenol fel:

• isochoric broses - proses sy'n cael ei pherfformio heb newid cyfaint yr hylif yn gweithio. Amodau proses isochoric, v = Etholaeth;
• isobaric broses - proses sy'n cael ei pherfformio heb newid y pwysau yn yr hylif yn gweithio. Amodau proses isobaric, P = Etholaeth;
• proses isothermal (isothermal) - proses sy'n cael ei berfformio tra'n cynnal y tymheredd ar lefel a bennwyd ymlaen llaw. Amodau proses isothermal, T = Etholaeth;
• broses adiabatic (adiabatic, felly mae'n cael ei alw'n Peirianneg Thermol modern) - proses, perfformio yn y gofod heb cyfnewid gwres â'r amgylchedd. Mae cyflwr y broses adiabatic, q = 0;
• broses polytropic - yw'r broses cyffredinol sy'n disgrifio'r holl brosesau thermodynamic a grybwyllwyd uchod, yn ogystal â'r holl bosibiliadau eraill ar gyfer cyflawni mewn silindr gyda piston symudol.

Yn ystod y gwaith o peiriannau gwres cyntaf creu chwilio cylch lle i gael y effeithlonrwydd uchaf (cyfernod perfformiad). Sadi Carnot, archwilio cyfres o brosesau thermodynamig, ar fympwy yn mynd i ddatblygu ei gylch, a enwyd ar ei ôl - cylch Carnot. Mae'n ddilyniannol perfformio isothermol, yna bydd y broses cywasgu adiabatic. Mae gweithio mewn hylif ar ôl y gweithredu'r rhain prosesau ganddo wrth gefn o mewnol o ynni, ond mae'r cylch wedi cael ei gwblhau, felly mae'r gwaith hylif yn cael ei ehangu ac yn perfformio isothermal ehangu broses. I gwblhau'r cylch a dychwelyd i'r gosodiadau gwreiddiol yr hylif yn gweithio, yn cael ei berfformio y broses ehangu adiabatic.

Profodd Carnot bod effeithlonrwydd yn ei gylch yn cyrraedd uchafswm ac yn dibynnu yn unig ar y tymheredd y ddau isotherms. Po uchaf y gwahaniaeth rhyngddynt, effeithlonrwydd thermol cyfatebol uwch. Ymdrechion i greu peiriant gwres y cylch Carnot ac wedi bod yn aflwyddiannus. Mae'n gylch delfrydol na ellir ei weithredu. Ond profodd y prif egwyddor yr ail ddeddf thermodynameg, am sut y mae'n amhosibl cael swydd, sy'n hafal i gostau ynni thermol. nifer o ddiffiniadau cael eu llunio yr ail gyfraith (cyfraith) ddeddf thermodynameg, yn ôl a gyflwynodd Rudolf Clausius y cysyniad o entropi. Prif gasgliad o'i ymchwil - entropi yw gynyddol, sy'n arwain at thermol "marwolaeth".

Mae cyflawniad pwysicaf oedd y ddealltwriaeth Clausius o broses adiabatic yn ei weithrediad yr hylif yn gweithio nid yw'r entropi yn newid. Felly, mae'r broses adiabatic Clausius - yn s = Etholaeth. Dyma s - yw'r entropi, sy'n rhoi enw arall ar y broses yn cael ei wneud heb gyflenwi neu gael gwared ar wres, - proses isentropic. Mae gwyddonwyr yn chwilio am beiriant gwres beicio o'r fath, lle bynnag y bu cynnydd yn y entropi. Ond, yn anffodus, mae hyn ef ni allai greu. Felly diddwytho na all y peiriant gwres yn cael ei greu o gwbl.

Ond nid yw pob ymchwilwyr wedi cael ei ffurfweddu mor besimistaidd. Roeddent yn chwilio am y cylchoedd gwirioneddol ar gyfer y peiriannau thermol. O ganlyniad i'w chwiliadau a grëwyd Nikolaus Awst Otto ei injan wres beicio, sydd bellach yn cael ei weithredu mewn peiriannau rhedeg ar gasoline. Yma, mae'r broses perfformio gan cywasgu adiabatic y corff gweithio a chyflenwi gwres isochoric (hylosgiad tanwydd ar gyfaint cyson), yna mae ehangu adiabatic (gwaith yn cael ei wneud gan y cyfrwng sy'n gweithio yn y broses o gynyddu ei gyfaint), a chael gwared ar wres isochoric. Mae'r peiriannau tanio mewnol cyntaf y cylch Otto ei ddefnyddio fel y nwy tanwydd fflamadwy. Mae llawer yn ddiweddarach eu dyfeisio carburetors, a ddechreuodd i greu cymysgedd benzovozdushnoy o aer gyda anweddau o gasoline ac yn eu bwydo i mewn i'r silindr yr injan.

Yn Otto cymysgedd tanwydd cylch ei gywasgu, felly y swm o gywasgu ei gymharol fach - cymysgedd tanwydd yn tueddu i ffrwydro (ffrwydro pan fydd y pwysau allweddol a thymheredd). Felly, mae'r gwaith mewn proses cywasgu adiabatic yn gymharol isel. Yma rydym yn cyflwyno cysyniad arall: y gymhareb cywasgu - y gymhareb o gyfanswm cyfaint i'r gyfrol cywasgu.

Dod o hyd i ffyrdd o gynyddu effeithlonrwydd tanwydd ynni yn parhau. Mwy o effeithlonrwydd a welir yn cynyddu'r gymhareb cywasgu. Rudolf Diesel datblygu ei gylch lle mae'r cyflenwad gwres yn cael ei wneud ar wasgedd cyson (yn y broses isobaric). Roedd ei gylch oedd y sail ar gyfer peiriannau sy'n defnyddio tanwydd disel (a elwir hefyd yn danwydd diesel). Mewn cylch Nid yw cymysgedd tanwydd Diesel ei gywasgu, ac aer. Felly, maent yn dweud bod y gwaith yn cael ei berfformio mewn proses adiabatic. Mae'r tymheredd a gwasgedd ar ddiwedd y cywasgu uchel, felly trwy chwistrellu tanwydd beipen yn cael ei wneud. Mae wedi ei gymysgu ag aer poeth i ffurfio cymysgedd fflamadwy. Mae'n llosgi, mae hyn yn cynyddu'r egni mewnol yr hylif yn gweithio. nwy ymhellach gan ehangu adiabatic yw, perfformio strôc gwaith.

Ceisio gweithredu cylch Diesel mewn peiriannau gwres methu, felly Gustav Trinkler grëwyd cyfuno beicio Trinklera. Ac yn ei ddefnyddio mewn peiriannau diesel heddiw. Yn y cylch y gwres a gyflenwir gan Trinklera isochore, ac yna ar y isobars. Dim ond ar ôl hyn yn cael ei wneud yn y broses o ehangu adiabatic yr hylif yn gweithio.

Trwy gydweddiad gyda'r peiriannau gwres piston a gwaith tyrbin. Ond mae eu proses o dynnu gwres ar ddiwedd ehangu adiabatic defnyddiol o'r nwy yn cael ei berfformio gan isobars. Ar awyrennau, peiriannau tyrbin nwy, a'r broses adiabatic turboprop yn digwydd ddwywaith yn ystod cywasgu ac ehangu.

Er mwyn cyfiawnhau holl gysyniadau sylfaenol y broses adiabatic wedi eu cynnig fformiwlâu anheddiad. Mae'n ymddangos yn werth pwysig, a elwir yn y mynegai adiabatic. Mae ei werth ar gyfer y nwy deuatomig (ocsigen a nitrogen - mae nwyon deuatomig allweddol sy'n bresennol yn yr aer) yw 1.4. I gyfrifo'r mynegai adiabatic ddefnyddir ganddo ddwy nodwedd ddiddorol, sef, cynhwysedd gwres isobaric a isochoric yr hylif yn gweithio. Mae'r gymhareb o k = Cp / Cv - yw'r mynegai adiabatic.

Pam defnyddio yn adiabatic broses damcaniaethol cylch o gwres peiriannau? A dweud y gwir perfformio polytropic broses, ond oherwydd y ffaith eu bod yn digwydd ar gyfradd uchel, derbynnir yn tybio nad oes gwres gyfnewid â'r amgylchedd.

90% o drydan yn cael ei gynhyrchu gan blanhigion pŵer thermol. Yn iddynt fel yr hylif sy'n gweithio defnyddio stêm. Mae'n cael ei gynhyrchu wrth ferwi. Er mwyn cynyddu gallu gweithio o stêm, mae'n superheated. Yna, mae'r gwasgedd uchel stêm superheated ei gyflenwi i'r tyrbin ager. Mae hefyd yn digwydd ehangu proses stêm adiabatic. Tyrbin yn cael rholio, mae'n cael ei drosglwyddo i'r generadur trydan. Mae hynny, yn ei dro, yn cynhyrchu trydan i ddefnyddwyr. tyrbinau Stêm yn gweithredu ar y cylch Rankine. Yn ddelfrydol effeithlonrwydd hefyd yn gysylltiedig â chynnydd mewn tymheredd a gwasgedd stêm.

Fel y gwelir o'r uchod, bydd adiabatic proses yw iawn cyffredin wrth gynhyrchu mecanyddol a thrydanol egni.