Каква е адиабатно процес?

За изграждането на двигател с вътрешно горене, който може да свърши работата, като се използва топлината, трябва да се създадат определени условия. На първо място, на топлина двигателя да работи в цикличен режим, в които броят на последователни термодинамични процеси за създаване на цикъл. В резултат на един цикъл на газ, затворен в цилиндър с подвижно бутало, не работи. Но един цикъл за печене машина малко, то трябва да повтаряме отново и отново, за известно време. Общият свършената работа по време на предварително определен път в реалност, разделено на времето дава друго важно понятие - власт.

В средата на ХIХ век, са били създадени първите топлинни двигатели. Те са дело, но прекарват повече количество топлина, произведена от изгаряне на горивото. Именно тогава теоретични физици се питат: "Как газ работа в двигател с вътрешно горене? Как да получите най-много работа с минимум гориво? "

За да се извърши анализ на произведения газ , той трябваше да се въведе цяла система от дефиниции и понятия. Съвкупността от всички изпитвания и създаде цяла научна област, наречена "Инженеринг Термодинамика". В термодинамиката, бе приет от редица предположения, не отнема от основните изводи. Инструменти тяло - краткотрайно газ (не съществуващи в природата), които могат да бъдат компресирани до нула обем чиито молекули не взаимодействат. В природата съществуват само реални газове, които имат добре дефинирани свойства неразличими от идеалния газ.

За да видите модел на динамиката на работния флуид, че се предполага, законите на термодинамиката, които описват основните термодинамични процеси, като например:

• изохорен процес - процес, който се извършва без да се променя обема на работния флуид. Условия изохорен процес, V = CONST;
• изобарен процес - процес, който се извършва без да се променя налягането в работната течност. Условия изобарен процес, Р = конст;
• изотермични (изотермични) процес - процес, който се извършва при поддържане на температурата на предварително определено ниво. Условия изотермичен метод, Т = конст;
• адиабатен процес (адиабатно, затова той се нарича модерната топлотехника) - процес, извършена в пространството без обмен на топлина с околната среда. Условия за адиабатен процес, р = 0;
• политропно процес - е обобщен процес, който описва всички термодинамични процеси споменати по-горе, както и на всички други възможности за реализация в цилиндър с подвижно бутало.

По време на създаването на първите топлинни двигатели търсене цикъл, в който да се получи най-висока ефективност (коефициент на трансформация). Сади Карно, разглеждане на набор от термодинамични процеси, по прищявка заминава за развитието на своя цикъл, наречен на негово име - на цикъла на Карно. Това последователно провежда изотермично, след процеса на адиабатно компресия. Работната течност след изпълнението на тези процеси има резерв от вътрешна енергия, но цикъла не е завършена, така че работният флуид се разширява и извършва изотермичен процес разширяване. За завършване на цикъла и да се върне към началните работни параметри течност, се извършва адиабатно разширение процес.

Карно доказа, че ефективността на своя цикъл достига максимум, и зависи само от температурите на двата изотермите. Колкото по-висока разликата между тях, съответно по-висока термична ефективност. Опитите за създаване на топлинен двигател на Карно цикъл и са били неуспешни. Той е идеален цикъл, който може да бъде извършена. Но той се оказа основният принцип на втория закон на термодинамиката, за невъзможността да си намерят работа, равна на разходите за топлинна енергия. множество дефиниции са формулирани втория закон (право) закон на термодинамиката, съгласно който Рудолф Клаузиус въвежда концепцията на ентропията. Основният извод от изследванията си - ентропия се увеличава, което води до топлинен "смърт".

Най-важното постижение бе на Клаузиус разбирането за адиабатен процес в нейното изпълнение на работния флуид ентропията не се променя. Следователно, адиабатно процеса Clausius - е S = конст. Тук е - е ентропията, което дава друго име за процеса се извършва без снабдяване или отвеждане на топлина, - изоентропен процес. Учените търсят такъв цикъл топлинен двигател на, където е имало увеличение на ентропията. Но, за съжаление, това не можеше да се създаде. Затова заключи, че топлинния двигател не може да се създаде най-малко.

Но не всички учени са конфигурирани така песимистични. Търсеха действителните цикли за топлинните машини. Като резултат от търсенията Николаус Август Ото създава своята топлина цикъл на двигателя, който в момента се изпълнява в двигатели работещи на бензин. Тук, процесът се извършва чрез адиабатно сгъстяване на работния орган и изохорен топлоснабдяване (изгаряне на горива при постоянен обем), след това има адиабатно разширение (работа се извършва от работната среда в процеса на повишаване на неговия обем), и отстраняване изохорен топлина. първите двигатели с вътрешно горене от цикъла на Ото е бил използван като гориво газ запалим. Много по-късно той е изобретен карбуратори, които са станали benzovozdushnoy създаде смес от въздух с бензинови изпарения и хранене на цилиндъра на двигателя.

В Ото смес горивен цикъл се пресова, така че количеството на компресия на относително малък - горивна смес има тенденция да детонира (експлодира при критичните налягания и температури). Затова работата в процес на адиабатно сгъстяване е сравнително ниско. Тук ние се въведе друга концепция: на сгъстяване - съотношението на общия обем на компресия обем.

Намирането на начини за увеличаване на горивната ефективност на енергия продължава. Повишена ефективност вижда в увеличаването на степента на сгъстяване. Рудолф Дизел разработен цикъл му, в която доставката на топлинна енергия се извършва при постоянно налягане (в изобарен процес). Нейната цикъл е основата за двигатели, използващи дизелово гориво (известен също като дизелово гориво). В цикъл смес дизелово гориво не се компресира и въздух. Поради това, те казват, че работата се извършва в адиабатен процес. Температурата и налягането в края на висока компресия, така че през дюза впръскване на горивото се извършва. Тя се смесва с горещ въздух, за да образуват горими смес. Той изгаряния, това увеличение на вътрешния енергиен на работната течност. Освен газ чрез адиабатно разширение е, изпълнени работен ход.

Опитвайки се да се приложи при дизелови двигатели топлинни двигатели не успяха, така че Густав Trinkler създаден комбиниран цикъл Trinklera. И го използва в съвременните дизелови двигатели. В цикъл на топлинна енергия, предоставено от Trinklera isochore, а след това върху isobars. Едва след това се прави адиабатичния процеса на разширяване на работния флуид.

По аналогия с бутало топлинни двигатели и турбини работата. Но техния процес на отвеждане на топлината в края на полезния адиабатно разширяване на газа се извършва чрез isobars. На самолети, газ-турбинни двигатели, и процес турбовитлов адиабатно случва два пъти по време на компресия и разширяване.

За да оправдае всички фундаментални понятия на адиабатен процес са предложени селище формули. Изглежда има важна стойност, наричан адиабатичния индекса. Неговата стойност за двуатомен газ (кислород и азот - са основните двуатомни газове присъстват във въздуха), равна на 1,4. За изчисляване на индекса адиабатно използва има две интересни характеристики, а именно, изобарно и изохорен топлинен капацитет на работния флуид. Съотношението на к = Cp / Cv - е адиабатно индекс.

Защо да използваме адиабатен процес в теоретични цикли на топлинните машини? Всъщност извършва политропно процес, но поради факта, че те се случват на по-висока скорост, то е прието да се предположи, липсата на топлообмен с околната среда.

90% от електроенергията се генерира от топлоелектрически централи. В тях като работният флуид се използва пара. Това се получава, когато на кипене. За да се увеличи работоспособността на пара, това е прегрята. След това, прегрята пара под високо налягане се подава към парната турбина. Той също така се провежда адиабатно разширение процес пара. Турбина получава подвижен, той е предаден на електрическия генератор. Това, от своя страна, генерира електричество за потребителите. Парни турбини работят на цикъла на Ранкин. В идеалния случай ефективност също е свързано с повишаване на температурата и налягането на парата.

Както се вижда от гореизложеното, адиабатен метод е много често в производството на механични и електрически енергийни източници.