Unsa ang adiabatic proseso?

Aron sa pagtukod sa usa ka kainit engine, nga sa pagbuhat sa buhat pinaagi sa paggamit sa kainit, kamo kinahanglan nga sa paghimo sa pipila ka mga kahimtang sa. Una sa tanan, ang kainit engine sa pag-operate sa usa ka cyclic mode, diin ang gidaghanon sa mga sunod-sunod nga thermodynamic proseso sa paghimo sa usa ka laang. Ang resulta sa usa ka cycle gas gilibotan sa usa ka silindro uban sa usa ka movable piston, ang pagtrabaho. Apan usa ka cycle alang sa usa ka batch machine sa usa ka gamay nga, kini kinahanglan iterate sa ibabaw ug sa ibabaw sa pag-usab sa pipila ka panahon. Ang kinatibuk-ang trabaho nga nahimo sa panahon sa gitino nang daan nga panahon sa pagkatinuod gibahin sa panahon naghatag sa laing importante nga konsepto - gahum.

Sa tunga-tunga sa XIX siglo, ang unang kainit makina gilalang. Sila mao ang mga buhat, apan mogahin og dugang nga kantidad sa kainit nga gipatungha sa pagkasunog sa mga sugnod. Kini mao nga teoretikal pisiko gipangayo, "Sa unsang paagi gas buhat sa usa ka kainit engine? Sa unsa nga paagi sa pagkuha sa labing buhat uban sa usa ka minimum nga sa gasolina? "

Sa pagbuhat sa mga pagtuki sa mga buhat gas , kini may sa pagpaila sa usa ka bug-os nga sistema sa mga kahulugan ug sa mga konsepto. Ang kabug-osan sa tanan nga mga determinasyon ug gibuhat sa usa ka bug-os nga nga dapit research, nga gitawag "Engineering thermodynamics". Sa thermodynamics, gisagop sa usa ka gidaghanon sa mga panghunahuna, wala makatibhang gikan sa nag-unang mga konklusyon. Himan sa lawas - makadiyoton gas (dili kasamtangan sa kinaiyahan) nga mahimong compressed ngadto sa zero gidaghanon kansang mga molekula dili makig. Sa natural nga palibot anaa lamang sa tinuod nga mga gas, nga maayo ang-gihubit kabtangan mailhan gikan sa sulundon nga gas.

Aron sa pagtan-aw sa usa ka modelo sa mga kaabtikon sa mga nagtrabaho fluid, kini gisugyot mga balaod sa thermodynamics, nga naghulagway sa mga nag-unang mga thermodynamic mga proseso sama sa:

• isochoric proseso - usa ka proseso nga gihimo sa walay pag-usab sa gidaghanon sa mga nagtrabaho fluid. Mga kahimtang isochoric proseso, v = const;
• isobaric proseso - usa ka proseso nga gihimo sa walay pag-usab sa pressure sa mga nagtrabaho fluid. Mga kahimtang isobaric proseso, P = const;
• isothermal (isothermal) proseso - usa ka proseso nga gihimo samtang pagmintinar sa temperatura sa usa ka gitino nang daan nga ang-ang. Mga kahimtang isothermal proseso, T = const;
• adiabatic proseso (adiabatic, mao nga kini mao ang gitawag nga modernong Ang init nga Engineering) - usa ka proseso, gihimo sa luna sa gawas sa pagbinayloay sa kainit sa palibot. Kahimtang sa adiabatic proseso, q = 0;
• polytropic proseso - mao ang kinatibuk-an nga proseso nga naghulagway sa tanan nga mga thermodynamic proseso nga gihisgotan sa ibabaw, ingon man usab sa tanan nga mga uban nga mga posibilidad alang sa katumanan sa usa ka silindro uban sa usa ka movable piston.

Atol sa paglalang sa unang kainit makina nangita cycle sa nga sa pagkuha sa labing taas nga efficiency (coefficient sa performance). Sadi Carnot, sa pagsusi sa usa ka hugpong sa mga thermodynamic proseso, sa usa ka gusto miadto sa kalamboan sa iyang siklo, nga ginganlan si sunod kaniya - ang Carnot siklo. Kini sequentially gihimo isothermal, nan ang adiabatic proseso kompresiyon. Ang nagtrabaho fluid human sa pagpatuman niini nga mga proseso may gitagana sa internal kusog, apan ang mga siklo sa wala mahuman, mao nga ang mga nagtrabaho fluid gipalapdan ug naghimo isothermal proseso sa pagpalapad. Sa pagkompleto sa pagbalik-balik, ug mobalik sa una nga nagtrabaho fluid lantugi, adiabatic pagpalapad proseso gihimo.

Carnot napamatud-an nga ang efficiency sa cycle-ot sa usa ka maximum, ug nag-agad lamang sa mga temperatura sa sa duha ka mga isotherms. Ang mas taas nga ang kalainan sa taliwala kanila, ang katugbang nga mas taas sa kainit efficiency. Mga paningkamot sa paghimo sa usa ka kainit engine sa Carnot siklo ug na wala molampos. Kini mao ang usa ka sulundon nga cycle nga dili mapahigayon. Apan napamatud-an nga siya ang nag-unang baruganan sa ikaduhang balaod sa thermodynamics, mahitungod sa imposible sa pagkuha sa usa ka trabaho, sama sa mga gasto sa kainit enerhiya. sa usa ka gidaghanon sa mga kahulugan sa mga formulated sa ikaduha nga balaod (balaod) balaod sa thermodynamics, sumala sa nga Rudolf Clausius gipaila-ila sa konsepto sa entropy. Ang nag-unang konklusyon sa iyang research - entropy mao ang pagdugang, nga mosangpot ngadto sa sa kainit "kamatayon".

Ang labing importante nga kalampusan mao ang Clausius pagsabot sa adiabatic proseso sa pagpatuman sa mga nagtrabaho fluid sa entropy dili mausab. Busa, ang mga adiabatic proseso Clausius - mao ni = const. Ania s - mao ang entropy, nga naghatag lain nga ngalan alang sa proseso gidala sa gawas nga walay sa paghatag o pagwagtang sa kainit, - isentropic proseso. Mga siyentipiko pagpangita alang sa maong usa ka cycle kainit engine, diin may usa ka pagtaas sa entropy. Apan, Subo, kini siya dili paghimo sa. Busa nasubay nga ang kainit makina dili mahimong gibuhat sa tanan.

Apan dili tanang mga tigdukiduki nga gihulma, giporma sa ingon malaomon. Sila nangita sa aktuwal nga siklo alang sa kainit makina. Ingon sa usa ka resulta sa ilang pagpangita Nikolaus August Otto gibuhat sa iyang cycle kainit engine, nga karon gi-implementar sa mga makina nga nagdagan sa gasolina. Dinhi, ang proseso nga gihimo sa adiabatic kompresiyon sa working lawas ug isochoric kainit suplay (fuel pagkasunog sa kanunay nga volume), nan adunay mga adiabatic pagpalapad (nga buhat gihimo sa pagtrabaho medium sa proseso sa pagdugang sa gidaghanon sa iyang mga), ug isochoric kainit pagtangtang. Ang unang internal combustion nga mga makina sa Otto cycle gigamit ingon nga ang mga sugnod nga gas masunog. Daghan nga sa ulahi kini imbento carburetors nga nahimong benzovozdushnoy paghimo sa usa ka sinagol nga hangin uban sa gasolina panganod ug pagpakaon kanila ngadto sa makina silindro.

Sa Otto siklo fuel sagol gimubo, mao nga ang kantidad sa kompresiyon sa medyo gamay - fuel sagol nga adunay usa ka kalagmitan sa detonate (mobuto sa diha nga ang mga kritikal nga mga pagpit-os ug mga temperatura sa). Busa, ang buhat sa usa ka adiabatic proseso kompresiyon mao ang medyo ubos. Ania kita ipaila laing konsepto: ang kompresiyon ratio - ang ratio sa total nga gidaghanon sa gidaghanon kompresiyon.

Pagpangita mga paagi sa pagdugang sa fuel efficiency sa enerhiya nagpadayon. Dugang efficiency makita sa pagdugang sa kompresiyon ratio. Rudolf Diesel naugmad sa iyang cycle diin ang kainit suplay nga gidala sa gawas sa kanunay nga pressure (sa isobaric proseso). siklo niini mao ang basehan alang sa mga makina sa paggamit sa diesel fuel (nailhan usab nga krudo). Sa cycle diesel fuel sagol dili compressed, ug hangin. Busa, sila moingon nga ang buhat gipahigayon sa usa ka adiabatic proseso. Ang temperatura ug sa pressure sa katapusan sa hatag-as nga kompresiyon, mao nga pinaagi sa nozzle fuel indeyksiyon ang gidala sa gawas. Kini mao ang nga sinaktan sa init nga hangin sa pagporma sa usa ka masunog nga sagol. Kini nagasunog, kini nagdugang sa internal nga kusog sa mga nagtrabaho fluid. Dugang pa gas sa adiabatic pagpalapad mao, gihimo sa pagtrabaho stroke.

Naningkamot sa pagpatuman sa mga diesel cycle kainit makina napakyas, mao Gustav Trinkler Gilalang hiniusa nga cycle Trinklera. Ug sa paggamit niini diha sa diesel nga mga makina karon. Sa pagbalik-balik sa sa kainit supplied sa Trinklera isochore, ug unya sa mga isobars. Lamang human niini mao ang gibuhat sa mga adiabatic proseso sa pagpalapad sa mga nagtrabaho fluid.

Pinaagi sa analohiya uban sa piston kainit makina ug turbine nga buhat. Apan ang ilang proseso sa kainit pagtangtang sa katapusan sa mga mapuslanon adiabatic pagpalapad sa gas nga gihimo sa isobars. Sa mga eroplano, gas turbine makina, ug turboprop adiabatic proseso mahitabo sa makaduha sa panahon sa kompresiyon ug pagpalapad.

Aron hatagag-rason ang tanan nga mga sukaranan nga mga konsepto sa adiabatic proseso nga gisugyot settlement pormula. Adunay makita nga usa ka importante nga bili, nga gitawag sa mga adiabatic index. Sa bili niini alang sa usa ka diatomic gas (oxygen ug nitrogen - mao ang mga nag-unang diatomic gas nga anaa sa hangin) nga sama sa 1.4. Sa pagkalkulo sa adiabatic index nga gigamit adunay duha ka makapaikag nga kinaiya, nga mao, isobaric ug isochoric kainit kapasidad sa pagtrabaho fluid. Ang ratio sa k = CP / CV - mao ang adiabatic index.

Nganong sa paggamit sa usa ka adiabatic proseso sa theoretical siklo sa kainit makina? Pagkatinuod gihimo polytropic proseso, apan tungod sa kamatuoran nga mahitabo sila sa usa ka hataas nga rate, kini gidawat sa maghunahuna sa pagkawala sa kainit exchange sa palibot.

90% sa elektrisidad nga namugna pinaagi sa kainit sa mga tanom nga gahum. Diha kanila ingon sa mga nagtrabaho fluid gigamit alisngaw. Kini mao ang gigama sa diha nga Nagabukal. Aron sa pagdugang sa sa pagtrabaho kapasidad sa kabisog, kini mao ang init kaayong. Unya, ang taas nga presyon sa init nga alisngaw ang gitagana sa kabisog turbine. Kini usab nagkinahanglan ibutang adiabatic proseso alisngaw pagpalapad. Turbine gets rolling, kini transmitted ngadto sa electric generator. Kana, sa baylo, makamugna kuryente alang sa mga konsumedor. Kabisog turbines-operate sa Rankine cycle. Minithi efficiency usab nakig-uban sa usa ka usbaw sa temperatura ug sa pressure alisngaw.

Ingon sa makita gikan sa itaas, sa usa ka adiabatic proseso mao ang kaayo komon sa sa produksyon sa mechanical ug electrical kusog.