prezentacja z podstaw dla SPO 2

advertisement
Termodynamika
bryg. dr hab. inż. Jerzy Gałaj, prof. SGSP
Zakład Hydromechaniki
i Przeciwpożarowego Zaopatrzenia w Wodę
Katedra Techniki Pożarniczej
pok. 310
[email protected], [email protected]
Plan wykładu
1. Wprowadzenie (organizacja zajęć, materiały,
zaliczenie, co to jest termodynamika)
2. Podstawy termodynamiki
a) podstawowe pojęcia i definicje
b) I i II zasada termodynamiki
c) przemiany termodynamiczne
d) obiegi termodynamiczne
Plan wykładu c.d.
3. Wymiana ciepła
a) przewodzenie i przenikanie
b) unoszenie (konwekcja)
c) promieniowanie (radiacja)
Plan wykładu c.d.
4. Przepływy płynów ściśliwych
a) wprowadzenie i ogólne pojęcia
b) parametry krytyczne i spiętrzenia
c) przepływ przez dyszę zbieżną
d) przepływ przez dyszę de Lavala
e) zwężki pomiarowe
Wprowadzenie
Materiały do zajęć z Termodynamiki:
W Internecie na stronie SGSP wg następującej ścieżki:
www.sgsp.edu.pl → WIBP → Struktura → Zakład Hydromechaniki
i Przeciwpożarowego Zaopatrzenia w Wodę → Materiały do zajęć
→ Termodynamika → wykłady i pytania w formie plików w do
teorii z …doc, test.doc) formacie MS Word i pdf → wyświetlanie,
drukowanie lub kopiowanie plików (wykład n.doc lub pdf gdzie
n=1,..3, pytania. doc, wzory z ….doc, test.doc)
Wprowadzenie
Algorytm zaliczeniowy:
PTi
PZ 
 51%
PTi max
gdzie: PTi - punkty uzyskane z testu teoretycznego przeprowadzonego na
ostatnich zajęciach i trwającego 45 min,
PTi max - maksymalna ilość punktów, jaką można uzyskać z testu.
Zakres punktowy
0 – 50
51 – 65
66 – 74
75 – 89
90 – 95
96 – 100
Ocena
2,0
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
Wprowadzenie
Dział fizyki zajmujący się zagadnieniami przemian
energetycznych w szczególności badaniem zjawisk cieplnych
w układach makroskopowych oraz analizą tendencji zmian
stanów równowagi.
Nie stanowi oddzielnej zamkniętej nauki lecz może być
przydatna podczas analizowania różnorodnych
zjawisk
związanych z przemianami energii.
Ściśle związana z innymi dyscyplinami nauki np. wymianą
ciepła, spalaniem, aero- i hydrodynamiką, podobieństwem
cieplnym i mechanicznym, przepływami, teorią maszyn itp.
W większości przypadków problemy te stanowią pewne
elementy składowe przedmiotu termodynamika techniczna.
Wprowadzenie - literatura
1. Stefanowski S.: Termodynamika techniczna. WNT, Warszawa
(wszystkie wyd.).
2. Stefanowski S: Wymiana ciepła. WNT, Warszawa (wszystkie wyd.).
3. Zagórski Z: Termodynamika techniczna t.I,II i III. PWN, Warszawa .
4. Ochęduszko S.: Teoria maszyn cieplnych. PWT, Warszawa.
5. Staniszewski B.: Termodynamika. PWN, Warszawa.
6. Kołodziejczyk L.: Termodynamika dla wydziałów inżynierii sanitarnej.
PWN, Warszawa.
7. Ocheduszko S.: Termodynamika stosowana. WNT, Warszawa.
8. Szargut J.: Termodynamika, PWN, Warszawa 2000.
9. Wiśniewski S., Wiśniewski T.: Wymiana ciepła. WNT, Warszawa 2000.
10. Teodorczyk A.: Termodynamika techniczna. WSiP, Warszawa 1999.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
1. Układ termodynamiczny
Substancja wypełniająca część przestrzeni
ograniczonej powierzchnią materialną lub
abstrakcyjną. Jeżeli ilość substancji w
układzie jest stała, to układ jest zamknięty.
Jeżeli przez powierzchnię ograniczającą
przepływa substancja, to układ jest otwarty.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
2. Ograniczenie układu
Powierzchnia oddzielająca układ od otoczenia
może być:
adiabatyczna – nie dopuszcza wymianę ciepła,
diatermiczna – nieprzepuszczalna dla substancji
materialnej, ale dopuszcza wymianę ciepła,
półprzepuszczalna – pozwala na wymianę z
otoczeniem tylko jednej substancji chemicznej,
nieprzepuszczalna – nie pozwala na przepływ
substancji.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
3. Otoczenie
Pozostała część przestrzeni, która znajduje się poza
rozpatrywanym układem.
Może ona wywierać wpływ na ten układ, przede
wszystkim poprzez oddziaływanie energetyczne.
Mogą się również znajdować w niej inne układy
termodynamiczne.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
4. Parametr fizyczny układu
Obserwowalna wielkość charakterystyczna
dla danego układu, której znajomość nie
wymaga znajomości historii układu. Jego
wartość nie zależy od przemian, jakim
podlega układ.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
5. Parametr termodynamiczny układu
Parametr fizyczny, którego zmiana jest istotna z
punktu
widzenia
badanego
zjawiska
termodynamicznego. Jeżeli wartość parametru nie
zależy od ilości substancji, to taki parametr
nazywamy intensywnym np. temperatura t lub
ciśnienie p. W przeciwnym razie parametr
nazywamy ekstensywnym np. energia lub objętość
układu.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
6. Stan układu
Określony poprzez wartości wszystkich
parametrów termodynamicznych.
Dwa stany są identyczne, jeżeli wartości
wszystkich parametrów opisujących dany
układ w obu stanach są jednakowe.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
7. Równowaga termodynamiczna
Stan, który ustala się samorzutnie w układzie
odizolowanym od oddziaływań zewnętrznych i pozostaje
niezmienny w czasie, gdy parametry stanu tego układu nie
ulegają zmianie w czasie.
Dla zachowania równowagi termodynamicznej układu musi
być zachowana jego: równowaga mechaniczna (równowaga
sił i momentów), chemiczna (skład chemiczny jest stały) i
termiczna (brak wymiany ciepła z otoczeniem i temperatura
w każdym punkcie jest taka sama).
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Układ jest w równowadze trwałej, jeżeli skończona
zmiana jego stanu powoduje również skończoną
zmianę w stanie otoczenia.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Układ jest w równowadze obojętnej, jeżeli skończona
zmiana jego stanu jest możliwa bez odpowiedniej zmiany
stanu otoczenia, przy czym stan początkowy może być
przywrócony przez nieskończenie małą zmianę stanu
otoczenie.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Układ jest w równowadze chwiejnej, jeżeli skończona
zmiana stanu układu może zajść bez odpowiedniej zmiany
stanu otoczenia, a przywrócenie stanu początkowego
wymaga skończonej zmiany stanu otoczenia.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Układ jest w równowadze metastabilnej, jeżeli po działaniu
bodźca większego od pewnej wartości granicznej
zachowuje się on jak układ w stanie równowagi chwiejnej,
natomiast po działaniu bodźca mniejszego od tej wartości
jak układ w stanie równowagi trwałej.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
8. Przemiana termodynamiczna
Zjawisko stanowiące ciągłą zmianę stanów układu między
pewnym stanem początkowym i końcowym.
Zmiana stanu układu może być przedstawiona graficznie w
układzie współrzędnych stanowiących parametry stanu. Jej
obrazem jest wówczas linia zwana drogą przemiany. Oprócz
zmiany stanu podczas przemiany może zachodzić aktywne
współdziałanie z otoczeniem w postaci oddziaływań
energetycznych.
Przemianę nazywamy odwracalną, jeżeli jest możliwy powrót
układu i otoczenia do stanu początkowego. W przeciwnym
przypadku mamy do czynienia z przemianą nieodwracalną.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
9. Energia układu
Suma energii cząsteczek oraz energii ich wzajemnego
oddziaływania odniesiona do środka masy. Oddziaływanie
wzajemne układu i otoczenia sprowadza się do wymiany
energii wewnętrznej, które zwykle odbywa się w formie
makroskopowej przez wykonanie pracy lub w formie
mikroskopowej przez wymianę ciepła. Energia wewnętrzna
wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Energia wewnętrzna
zawiera w sobie różne rodzaje energii np. potencjalną,
kinetyczną, chemiczną, sprężystą.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
10. Praca
Praca zewnętrzna (efektywna) przemiany jest pracą
makroskopowych sił zewnętrznych i jest związana ze
zmianą stanu układu. Pracę zewnętrzną oddawaną do
otoczenia przez układ przyjęto za dodatnią (dV>0), a
pracę zewnętrzną pobieraną przez układ z otoczenia za
ujemną (dV<0). W szczególnym przypadku praca
zewnętrzna ogranicza się do pracy zmiany objętości.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Dla przemian odwracalnych ciał prostych:
V2
L1,2 
 p(V) dV
V1
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
11. Ciepło
Ciepłem nazywamy tę część energii wewnętrznej,
która jest wymieniana z otoczeniem.
Ciepło
przemiany
składa
się
z
ciepła
doprowadzonego z zewnątrz (ciepło zewnętrzne)
oraz ciepła spowodowanego dyssypacją pracy
wewnątrz układu (ciepło wewnętrzne).
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
12. Ciepło właściwe
Ciepło właściwe przemiany jest to stosunek ciepła
przemiany do ilości substancji uczestniczącej w tej
przemianie oraz do przyrostu temperatury
podczas tej przemiany.
Średnie ciepło właściwe przemiany między stanami 1 i 2
odniesione do 1 kg jest równe [J/kg K]:
Q12
c12 
m  (T2 - T1 )
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Rzeczywiste ciepło właściwe w stanie określonym
temperaturą i ciśnieniem odniesione do 1 kg:
1 dQ dq
cT, p  

m dT dT
Rzeczywiste ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu:
1 dI di
c p T, p  

m dT dT
Rzeczywiste ciepło właściwe przy stałej objętości:
1 dU du
c v T, p  

m dT dT
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
13. Czynnik termodynamiczny
Medium (gaz, para, ciecz, ciało stałe) biorące udział w
procesach wymiany masy i ciepła bądź pośredniczące w
procesach przekształcania energii cieplnej w pracę
mechaniczną lub odwrotnie.
Najczęściej w procesach jako czynnik termodynamiczny
używany jest gaz.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Ze względu na przyjęte założenia co do ich budowy a tym samym własności
rozróżniamy trzy rodzaje gazów:
Gaz doskonały – posiada stałe ciepło właściwe (niezależne od temperatury i
ciśnienia), nie zmienia stanu skupienia (nie ulega skropleniu) i można go traktować
jako zbiór cząstek stanowiących punkty materialne. Ściśle podporządkowuje się
prawom gazowym.
Gaz półdoskonały – taki sam jak gaz doskonały z tą tylko różnicą, że jego ciepło
właściwe zależy od temperatury.
Gaz rzeczywisty – nie spełnia podanych wyżej warunków.
W technice cieplnej jako gazy doskonałe możemy traktować:
a) gazy szlachetne jednoatomowe takie jak: hel, argon, neon, krypton,
b) gazy dwuatomowe dla ciśnień i temperatur nieznacznie odbiegających od
otoczenia np. tlen, wodór, azot, tlenek węgla i ich mieszaniny.
Pozostałe gazy należy traktować jako gazy rzeczywiste.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Równanie stanu gazu doskonałego (Clapeyrona)
Iloczyn ciśnienia bezwzględnego i objętości właściwej
gazu podzielonego przez temperaturę bezwzględną jest
równy iloczynowi masowej stałej gazowej R [J/kg K],
której wartość dla każdego gazu jest inna.
pV
 m  R  const
T
B
R
M
B = 8314 J/(kmol·K) – uniwersalna stała gazowa
M – masa molowa [kg/kmol]
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
I zasada termodynamiki
W układzie zawierającym ciało proste zmiana energii
wewnętrznej równa jest sumie algebraicznej pracy i ciepła
wymienianego z otoczeniem oraz jego zmianie energii
kinetycznej i potencjalnej.

2
2

m  w 2  w1
Q1,2  U1,2  L1,2 
 m  g  h 2  h1 
2
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Jeżeli układ jest zamknięty a jego energia kinetyczna i
potencjalna nie ulega zmianie, wówczas równanie I zasady
termodynamiki upraszcza się do następującej postaci:
Q1,2  U1,2  L1,2
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Wprowadzono ekstensywną funkcję stanu zwaną entalpią
oznaczoną przez I , która jest sumą energii wewnętrznej
układu i pracy zewnętrznej.
I  U  pV
[J]
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Jeżeli w równaniu, wyrażającym pierwszą zasadę
termodynamiki , wstawimy w miejsce energii wewnętrznej
entalpię, wówczas praca zewnętrzna zamieni się na pracę
techniczną i dla przemian odwracalnych równanie to
przyjmie postać:
Q1,2

2
2

m  w 2  w1
 I1,2  L t1,2 
 m  g  h 2  h1 
2

2
2

m  w 2  w1
Q1,2  U1,2  L1,2 
 m  g  h 2  h1 
2
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Praca techniczna
Praca techniczna jest dodatnia przy rozprężaniu (dp<0) i
ujemna przy sprężaniu (dp>0).
p2

L t1,2   V(p) dp
p1
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Entropia układu termodynamicznego
Wprowadzono ekstensywną funkcję stanu oznaczoną
przez S zwaną entropią układu stanowiącą miarę jego
uporządkowania zdefiniowaną w następujący sposób:
dQ
dS 
[J/K]
T
Przyrost entropii układu można rozdzielić na część spowodowaną wymianą ciepła
z otoczeniem oraz zawsze dodatnie wytworzenie entropii wewnątrz rozpatrywanej części
układu spowodowane zjawiskami nieodwracalnymi np. praca tarcia zostaje zamieniona na
ciepło tarcia (dQf = dLf).
Entropia układu adiabatycznego na skutek przemian nieodwracalnych wzrasta a w przypadku
przemian odwracalnych nie zmienia się.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
II zasada termodynamiki
Pierwsza zasada termodynamiki stwierdza, że w ogóle można
zamienić ciepło na pracę, natomiast druga zasada podaje warunki, w
jakich można zamienić ciepło na pracę oraz jak należy przeprowadzić
proces, aby z danej ilości ciepła uzyskać maksymalną pracę.
II zasada termodynamiki zawiera następujące trzy sformułowania:
a) aby zamienić ciepło na pracę muszą istnieć dwa źródła ciepła o
różnych temperaturach,
b) sprawność termiczna procesu (obiegu silnika) nie może osiągnąć
jedności,
c) w przyrodzie możliwe są tylko takie przemiany, podczas których
entropia układu wzrasta.
Podstawy termodynamiki
Podstawowe pojęcia
Interpretacja ciepła na płaszczyźnie T-S
Ciepło przemiany jest dodatnie, gdy entropia rośnie
a ujemne gdy entropia maleje.
S2

Q1,2  T(S) dS
S1
Podstawy termodynamiki
Przemiany termodynamiczne
Przemiany odwracalne
1. Izobaryczna p = const
Przemiany nieodwracalne:
7. Dławienie
2. Izotermiczna T = const 8. Mieszanie
3. Izochoryczna V = const 9. Tarcie
4. Adiabatyczna  = const 10. Wymiana ciepła
5. Izentropowa S = const
6. Politropowa n = const
Podstawy termodynamiki
Przemiany termodynamiczne - izobaryczna
a) równanie przemiany:
V1 T1

V2 T2
b) praca zewnętrzna: dL=pdV; L= p·(V2 – V1) = mR(T2 –
T1)
c) praca techniczna: dLt=-Vdp
Lt = V (p1 – p2) = 0
d) ciepło doprowadzone w czasie przemiany:
Q=m·cp·(T2-T1)
e) sprawność termiczna:
c -c
m  R  (T2 - T1 )
praca
p
η


ilość doprowadz onego ciepła m  c p  (T2 - T1 )
cp
f) przyrost entropii podczas przemiany:
v
κ -1

κ
T2
S2  S1  m  c p  ln
T1
Podstawy termodynamiki
Przemiany termodynamiczne - izochoryczna
a) równanie przemiany:
p1
T1

p2
T2
b) praca zewnętrzna: L = 0, bo dV=0
c) praca techniczna: Lt = V (p1 – p2)
d) ciepło doprowadzone w czasie przemiany:
dQ=dU=m·cv· dT Q1,2 =m·cv· (T2-T1)
e) przyrost entropii podczas przemiany:
T2
S2  S1  m  c v  ln
T1
Podstawy termodynamiki
Przemiany termodynamiczne - izotermiczna
a) równanie przemiany:
p1  V1  p 2  V2
b) praca zewnętrzna:
L1,2  p1  V1  ln
d) ciepło doprowadzane:
V2
p
 p1  V1  ln 1
V1
p2
p
L t1,2  m  R  T1  ln 1  L1,2
p2
V
p
Q1,2  p1  V1  ln 2  p1  V1  ln 1  L1,2
V1
p2
e) przyrost entropii:
S2  S1  m  R  ln
c) praca techniczna:
V2
p
 m  R  ln 1
V1
p2
Podstawy termodynamiki
Przemiany termodynamiczne - adiabatyczna
a) równania przemiany (κ=const):
p  V κ  const,
T  V κ 1  const,
1 κ
Tp κ
 const
b) praca zewnętrzna i techniczna przemiany:
L1,2
κ -1


κ -1
κ
mRT1   p 2   mRT1   V1   mRT1  T2 
1 -    
 U1 - U 2  mc v (T1 - T2 ) 
1 -    
1 - 

κ 1
p
κ  1   V2   κ  1  T1 


  1  
L t1,2  I1  I 2  m  c p  T1  T2   m  κ  c v  T1  T2   κ  L1,2
κ
cp
cv
R  cp  cv
izentropowa
S= const
Podstawy termodynamiki
Przemiany termodynamiczne - politropowa
a) równania przemiany (n - wykładnik politropy):
p  V n  const,
T  V n 1  const,
1 n
Tp n
 const
b) praca zewnętrzna i techniczna przemiany:
L1,2

mRT1   p 2

1- 
n  1   p1

n -1

n



  mRT1 1 -  V1

n  1   V2


c) ciepło doprowadzone:
nκ
c  cv 
n 1
d) przyrost entropii:
S1,2
T2
 m  c  ln
T1



n -1
 mRT  T 
1
2

1 
κ  1  T1 

Q1,2  m  c  T2  T1 
L t1,2  n  L1,2
Podstawy termodynamiki
Przemiany termodynamiczne - politropowa
Zależność pomiędzy parametrami stanów
1 i 2 przemiany politropowej:
n
n
 n -1
p 2  V1   T2
     
p1  V2   T1 
Wykładnik politropy można wyznaczyć
analitycznie przy pomocy wzoru:
p2
p1
n
V
lg 1
V2
lg
Podstawy termodynamiki
Przemiany termodynamiczne - politropowa
Przejście z przemiany politropowej do dowolnej innej
przemiany gazu doskonałego:
Wykładnik Ciepło
politropy właściwe
0
1


cp

0
cv
Równanie
przemiany
p = const
pV=RT=const
pVκ = const
V = const
Przemiany
izobaryczne
izotermiczne
izentropowe
izochoryczne
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne - definicja
Obiegiem (lub cyklem) termodynamicznym nazywamy
zespół kolejnych przemian, po wykonaniu których stan
rozpatrywanego układu powraca do stanu początkowego.
Geometrycznie obieg jest przedstawiony w postaci linii
zamkniętej. Obieg jest dodatni, jeżeli kierunek przemian
jest zgodny z ruchem wskazówek zegara (silniki cieplne).
W przeciwnym wypadku obieg jest ujemny (chłodnie,
pompy cieplne).
Obieg jest odwracalny, jeżeli składa się składa wyłącznie
z przemian odwracalnych. Nieodwracalność chociaż
jednej przemiany czyni obieg nieodwracalnym.
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne - parametry
a) ciepło obiegu Qob obejmuje ciepło wynikłe z wymiany
ciepła Qzob oraz zawsze dodatnie ciepło tarcia Qwob
Qob = Qzob + Qwob
b) ciepło obiegu spowodowane wymianą ciepła Qzob jest
równe różnicy między ciepłem Q1 doprowadzonym do
obiegu a bezwzględną wartością ciepła Q2
odprowadzonego z obiegu
Qzob = Q1 – |Q2|
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne - parametry
c) praca obiegu składa się z zewnętrznej pracy obiegu Lzob
oraz pracy na pokonanie oporów tarcia obiegu Lwob
Lob = Lzob + Lwob
d) praca zewnętrzna obiegu równa jest ciepłu wynikłemu z
wymiany ciepła:
Lzob = Qzob = Q1 - |Q2|
e) praca na pokonanie oporów tarcia jest równa ciepłu tarcia
obiegu
Lwob = Qwob > 0
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne - parametry
f) sprawność cieplna obiegu silnika jest to stosunek pracy
zewnętrznej obiegu do ciepła doprowadzonego do
obiegu:
Q2
q2
L zob
ηt 
11Q1
Q1
q1
g) wydajność obiegu chłodniczego - stosunek ciepła
odprowadzanego od źródła ciepła o niższej temperaturze
do bezwzględnej wartości pracy zewnętrznej obiegu:
Q2
Q2
q2
εp 


L zob Q 2 - Q1 q 2 - q1
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne - parametry
h) wydajność obiegu pompy - stosunek ciepła
doprowadzanego do źródła ciepła o wyższej temperaturze
do bezwzględnej wartości pracy zewnętrznej obiegu:
εp 
Q1
L zob

Q1
Q 2 - Q1

q1
q 2 - q1
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne - Carnota
Praca obiegu:
L ob  Q1  Q 2  T2  S3  S2   T1  S4  S1 
Sprawność obiegu:
η
Q1 - Q 2
Q1
 1-
Q2
Q1
1
T1
T2
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne – Joule’a
Obieg silnika
powietrznego,
turbiny gazowej lub
silnika odrzutowego
Praca wykonana przez obieg:
L ob = Q1 - | Q 2 |= mc p (T3 - T2 ) - mc p (T4 - T1 )
Sprawność obiegu:
η
Q
L zob
T -T
1- 2 1- 4 1
Q1
Q1
T3 - T2
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne – Joule’a
Wprowadzamy pojęcie sprężu
oraz stopnia sprężania
λ
V1
V2
κ
p V  V 
p
ε  2  3   1    4 
p1 p 4  V2   V3 
κ
, przy czym λ κ  ε
Po prostych przekształceniach można otrzymać wzór
na sprawność termiczną obiegu Joule’a w następującej
postaci:
ηt  1 -
T4
1
1
 1  κ -1  1 - κ 1
T3
λ
κ
ε
Odwrotnością obiegu Joule’a jest obieg sprężarki
tłokowej.
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne – Otto
Obieg silników tłokowych
spalinowych wolnobieżnych
gaźnikowych
z zapłonem iskrowym
Praca obiegu: L ob = Q1 - | Q 2 |= mc v (T3 - T2 ) - mc v (T4 - T1 )
Sprawność obiegu:
η 1-
1
 -1
1
1-

 1

Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne – Diesel’a
Obieg wysokoprężnego
silnika Diesl’a
z zapłonem samoczynnym
Praca obiegu: L ob = Q1 - | Q 2 |= mc p (T3 - T2 ) - mc v (T4 - T1 )
Sprawność obiegu:
gdzie:

V3
V2
mc v (T4 - T1 )
1  κ -1 1
η 1 1κ  - 1 λ κ -1
mc p T3 - T2

- stopień obciążenia

Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne – Sabathe’a
Obieg wysokoprężnego
silnika Diesl’a
z turbodoładowaniem
Praca obiegu:
L ob = Q1  | Q 2 |= mc v (T3  T2 )  mc p T4  T3   mc v (T5  T1 )
Sprawność obiegu:
c v T3  T2   c p T4  T3   c v T5  T1 
1
αk 1
η
 1  κ -1
c v T3  T2   c p T4  T3 
λ α  1  κα  1
gdzie:
α
p3
p2
- stopień izochorycznego wzrostu ciśnienia
Podstawy termodynamiki
Obiegi termodynamiczne – Humphreya
Praca obiegu:
L ob = Q1 - | Q 2 |= mc v (T3 - T2 ) - mc p (T4 - T1 )
Sprawność obiegu:
η 1 κ 
T4  T1
T3  T2
lub
η 1 κ 
1
κ 1
εκ
Download