Лекции 3-4Термодинамические циклы традиционных процессов энергоконверсии

Способы преобразования энергии

Основные схемы теплосиловых установок

закрытая открытая

Обратимый цикл Карно теплосиловой установки

Принцип Карно

A = Q1 (T1 – T2)/T1

1. получаемая работа всегда меньше подводимой к двигателю теплоты (КПД < 100%)

▫ в работу может быть превращена только часть получаемой теплоты; другая часть, равная Q2 = Q1 – А, неизбежно должна быть отдана какому-либо теплоприемнику при температуре Т2

2. получение работы из теплоты возможно только в том случае, когда между теплоотдатчиком и теплоприемником есть разность температур

3. приведенные теплоты на входе и выходе теплового потока одинаковы и равны энтропии (Клаузиус): Q1/T1 = Q2/T2 = S

5

T,S-диаграмма обратимого цикла Карно

Цикл Карно

•видео

Идеализация теплосиловых установок

Обобщенный термодинамический цикл теплосиловой установки

ас — сжатие рабочего тела (Q=0)

су — подвод тепла (Q1,v) при

постоянном объеме

уz — подвод тепла (Q1,p) при постоянном давлении

zb — расширение рабочего тела (Q=0)

ba — отвод тепла (Q2) при постоянном объеме

Действительный цикл двигателя внутреннего сгорания – теплосиловой установки открытой схемы

I – заполнение цилиндра воздухом или рабочей смесью

II – сжатие воздуха или рабочей смеси с дальнейшим горением рабочей смеси

III – рабочий ход поршня (расширение продуктов сгорания) с последующим выхлопом отработавших газов

IV – освобождение цилиндра от продуктов сгорания

Двигатель ОттоТермодинамический цикл ДВС с «подводом теплоты» Q1 при V = const

p

v

c1

c2

3

11

V

V

Двигатель Отто• Видео – 1• Видео - 2

Двигатель Дизеля

Термодинамический цикл ДВС с «подводом теплоты» Q1 при P = const

p

v

p

v

c

cd

c

c1 p dc

av c

b

V1

V11

c V1V

c VV

Двигатель Дизеля• Видео

Двигатель СтирлингаТермодинамический циклс внешним подводом

теплоты

1

3

T1T

1.Внешний источник тепла нагревает газ в нижней части теплообменного цилиндра. Создаваемое давление толкает рабочий поршень вверх (обратите внимание, что вытеснительный поршень неплотно прилегает к стенкам).2.Маховик толкает вытеснительный поршень вниз, тем самым перемещая разогретый воздух из нижней части в охлаждающую камеру.3.Воздух остывает и сжимается, рабочий поршень опускается вниз.4.Вытеснительный поршень поднимается вверх, тем самым перемещая охлаждённый воздух в нижнюю часть. И цикл повторяется.

Двигатель Стирлинга

•Видео-1•Видео-2•Видео-3•Видео-4