सैद्धांतिक मॉडेल मध्ये उष्णता इंजिनतीन संस्था मानल्या जातात: हीटर, कार्यरत द्रवआणि फ्रीज.

हीटर एक उष्णता जलाशय आहे (मोठे शरीर) ज्याचे तापमान स्थिर असते.

इंजिन ऑपरेशनच्या प्रत्येक चक्रात, कार्यरत द्रव हीटरमधून विशिष्ट प्रमाणात उष्णता प्राप्त करतो, विस्तारतो आणि कार्य करतो यांत्रिक काम. कार्यरत द्रवपदार्थ त्याच्या मूळ स्थितीत परत येण्यासाठी हीटरमधून प्राप्त झालेल्या उर्जेचा काही भाग रेफ्रिजरेटरमध्ये स्थानांतरित करणे आवश्यक आहे.

हीट इंजिनच्या ऑपरेशन दरम्यान हीटर आणि रेफ्रिजरेटरचे तापमान बदलत नाही असे मॉडेल गृहीत धरत असल्याने, नंतर सायकल पूर्ण झाल्यावर: कार्यरत द्रवपदार्थाचे हीटिंग-विस्तार-कूलिंग-संक्षेप, असे मानले जाते की मशीन परत येते. त्याच्या मूळ स्थितीत.

प्रत्येक चक्रासाठी, थर्मोडायनामिक्सच्या पहिल्या नियमावर आधारित, आपण उष्णतेचे प्रमाण लिहू शकतो प्रहीटरमधून मिळणारी उष्णता, उष्णतेचे प्रमाण | प्रशीत | रेफ्रिजरेटरला दिलेले आणि कार्यरत संस्थेने केलेले काम एनात्याने एकमेकांशी संबंधित आहेत:

ए = प्रउष्णता – | प्रथंड |

वास्तवात तांत्रिक उपकरणे, ज्याला उष्णता इंजिन म्हणतात, कार्यरत द्रवपदार्थ इंधनाच्या ज्वलनाच्या वेळी सोडल्या जाणाऱ्या उष्णतेमुळे गरम होते. तर, पॉवर प्लांटच्या स्टीम टर्बाइनमध्ये, हीटर गरम कोळसा असलेली भट्टी आहे. इंजिन मध्ये अंतर्गत ज्वलन(ICE) ज्वलन उत्पादने हीटर मानली जाऊ शकतात आणि अतिरिक्त हवा कार्यरत द्रव मानली जाऊ शकते. ते रेफ्रिजरेटर म्हणून वातावरणातील हवा किंवा नैसर्गिक स्त्रोतांचे पाणी वापरतात.

हीट इंजिनची कार्यक्षमता (मशीन)

उष्णता इंजिन कार्यक्षमता (कार्यक्षमता)हीटरमधून मिळालेल्या उष्णतेच्या प्रमाणात इंजिनद्वारे केलेल्या कामाचे गुणोत्तर आहे:

कोणत्याही उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता एकतेपेक्षा कमी असते आणि टक्केवारी म्हणून व्यक्त केली जाते. हीटरमधून प्राप्त झालेल्या उष्णतेची संपूर्ण रक्कम यांत्रिक कार्यामध्ये रूपांतरित करण्याची अशक्यता ही चक्रीय प्रक्रिया आयोजित करण्याची आवश्यकता आणि थर्मोडायनामिक्सच्या दुसर्या नियमानुसार अदा करण्याची किंमत आहे.

वास्तविक उष्णता इंजिनमध्ये, कार्यक्षमता प्रायोगिक यांत्रिक शक्तीद्वारे निर्धारित केली जाते एनइंजिन आणि प्रति युनिट वेळेत जळलेल्या इंधनाचे प्रमाण. तर, वेळेत असल्यास tमोठ्या प्रमाणात इंधन जाळले मीआणि ज्वलनाची विशिष्ट उष्णता q, ते

साठी वाहनेसंदर्भ वैशिष्ट्य अनेकदा खंड आहे व्हीवाटेत इंधन जाळले sयांत्रिक इंजिन पॉवरवर एनआणि वेगाने. या प्रकरणात, इंधनाची घनता आर लक्षात घेऊन, आम्ही कार्यक्षमतेची गणना करण्यासाठी सूत्र लिहू शकतो:

थर्मोडायनामिक्सचा दुसरा नियम

अनेक फॉर्म्युलेशन आहेत थर्मोडायनामिक्सचा दुसरा नियम. त्यापैकी एक म्हणतो की उष्णता इंजिन असणे अशक्य आहे जे केवळ उष्णता स्त्रोतामुळे कार्य करेल, म्हणजे. रेफ्रिजरेटर नाही. जगातील महासागर त्याच्यासाठी अंतर्गत ऊर्जेचा व्यावहारिकदृष्ट्या अक्षय स्रोत म्हणून काम करू शकतात (विल्हेल्म फ्रेडरिक ऑस्टवाल्ड, 1901).

थर्मोडायनामिक्सच्या दुसऱ्या नियमाची इतर सूत्रे याच्या समतुल्य आहेत.

क्लॉशियस सूत्रीकरण(1850): कमी तापलेल्या शरीरातून उष्णता उत्स्फूर्तपणे अधिक तापलेल्या शरीरात हस्तांतरित करण्याची प्रक्रिया अशक्य आहे.

थॉमसनचे सूत्रीकरण(1851): एक गोलाकार प्रक्रिया अशक्य आहे, ज्याचा एकमात्र परिणाम थर्मल जलाशयाची अंतर्गत ऊर्जा कमी करून कामाचे उत्पादन होईल.

क्लॉशियस सूत्रीकरण(1865): बंद नसलेल्या समतोल प्रणालीतील सर्व उत्स्फूर्त प्रक्रिया अशा दिशेने घडतात ज्यामध्ये प्रणालीची एन्ट्रॉपी वाढते; थर्मल समतोल स्थितीत ते जास्तीत जास्त आणि स्थिर असते.

बोल्टझमन सूत्रीकरण(1877): अनेक कणांची एक बंद प्रणाली उत्स्फूर्तपणे अधिक ऑर्डर केलेल्या स्थितीतून कमी ऑर्डर केलेल्या स्थितीकडे जाते. प्रणाली उत्स्फूर्तपणे समतोल स्थिती सोडू शकत नाही. बोल्टझमनने अनेक शरीरे असलेल्या प्रणालीमध्ये विकारांचे परिमाणात्मक माप सादर केले - एन्ट्रॉपी.

कार्यरत द्रवपदार्थ म्हणून आदर्श वायूसह उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता

जर उष्णता इंजिनमध्ये कार्यरत द्रवपदार्थाचे मॉडेल दिले असेल (उदाहरणार्थ, एक आदर्श वायू), तर विस्तार आणि कॉम्प्रेशन दरम्यान कार्यरत द्रवपदार्थाच्या थर्मोडायनामिक पॅरामीटर्समधील बदलाची गणना करणे शक्य आहे. हे आपल्याला गणना करण्यास अनुमती देते थर्मल कार्यक्षमताथर्मोडायनामिक्सच्या नियमांवर आधारित इंजिन.

आकृती चक्र दर्शविते ज्यासाठी कार्यक्षमतेची गणना केली जाऊ शकते जर कार्यरत द्रव हा एक आदर्श वायू असेल आणि पॅरामीटर्स एका थर्मोडायनामिक प्रक्रियेच्या दुसर्या संक्रमण बिंदूंवर निर्दिष्ट केले असतील.

	आयसोबॅरिक-आयसोकोरिक
	आयसोकोरिक-एडिबॅटिक
	आयसोबॅरिक-ॲडियाबॅटिक
	आयसोबॅरिक-आयसोकोरिक-आयसोथर्मल
	Isobaric-isochoric-रेखीय

कार्नोट सायकल. आदर्श उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता

येथे सर्वोच्च कार्यक्षमता तापमान सेट कराहीटर टीहीटर आणि रेफ्रिजरेटर टीहॉलमध्ये उष्मा इंजिन आहे, जेथे कार्यरत द्रव विस्तारित होतो आणि त्यानुसार संकुचित होतो कार्नोट सायकल(चित्र 2), ज्याच्या आलेखामध्ये दोन समताप (2-3 आणि 4-1) आणि दोन एडियाबॅट्स (3-4 आणि 1-2) असतात.

कार्नोटचे प्रमेयहे सिद्ध करते की अशा इंजिनची कार्यक्षमता वापरलेल्या कार्यरत द्रवपदार्थावर अवलंबून नसते, म्हणून आदर्श वायूसाठी थर्मोडायनामिक संबंध वापरून त्याची गणना केली जाऊ शकते:

उष्णता इंजिनचे पर्यावरणीय परिणाम

वाहतूक आणि उर्जा (औष्णिक आणि अणुऊर्जा प्रकल्प) मध्ये उष्णता इंजिनचा सखोल वापर पृथ्वीच्या जैवमंडलावर लक्षणीय परिणाम करतो. पृथ्वीच्या हवामानावर मानवी क्रियाकलापांच्या प्रभावाच्या यंत्रणेबद्दल वैज्ञानिक विवाद असले तरी, अनेक शास्त्रज्ञ अशा घटकांची नोंद करतात ज्यामुळे असा प्रभाव होऊ शकतो:

1. ग्रीनहाऊस इफेक्ट म्हणजे वातावरणातील कार्बन डाय ऑक्साईड (उष्मा इंजिनच्या हीटर्समध्ये ज्वलनाचे उत्पादन) च्या एकाग्रतेत वाढ. कार्बन डायऑक्साइड सूर्यापासून दृश्यमान आणि अतिनील किरणोत्सर्गास परवानगी देतो, परंतु पृथ्वीवरील अवरक्त विकिरण अवकाशात शोषून घेतो. यामुळे वातावरणाच्या खालच्या थरांच्या तापमानात वाढ होते, चक्रीवादळाचे वारे वाढतात आणि जागतिक बर्फ वितळते.
2. विषाचा थेट प्रभाव एक्झॉस्ट वायूवन्यजीवांवर (कार्सिनोजेन्स, धुके, ज्वलन उपउत्पादनांमधून ऍसिड पाऊस).
3. विमान उड्डाण आणि रॉकेट प्रक्षेपण दरम्यान ओझोन थर नष्ट. वरच्या वातावरणातील ओझोन पृथ्वीवरील सर्व जीवसृष्टीचे सूर्याच्या अतिनील किरणांपासून संरक्षण करते.

उदयोन्मुख पर्यावरणीय संकटातून बाहेर पडण्याचा मार्ग हीट इंजिनची कार्यक्षमता वाढवणे (आधुनिक उष्णता इंजिनांची कार्यक्षमता क्वचितच 30% पेक्षा जास्त असते); सेवायोग्य इंजिन आणि हानिकारक एक्झॉस्ट गॅस न्यूट्रलायझर्स वापरणे; पर्यायी उर्जा स्त्रोतांचा वापर ( सौर पॅनेलआणि हीटर) आणि वाहतुकीचे पर्यायी साधन (सायकल इ.).

आधुनिक वास्तविकतेसाठी उष्णता इंजिनचा व्यापक वापर आवश्यक आहे. त्यांना इलेक्ट्रिक मोटर्सने बदलण्याचे अनेक प्रयत्न आतापर्यंत अयशस्वी झाले आहेत. मध्ये ऊर्जा संचयनाशी संबंधित समस्या स्वायत्त प्रणाली, मोठ्या अडचणीने सोडवल्या जातात.

इलेक्ट्रिक पॉवर बॅटरीसाठी उत्पादन तंत्रज्ञानाच्या समस्या, त्यांचा दीर्घकालीन वापर लक्षात घेऊन, अजूनही संबंधित आहेत. गती वैशिष्ट्येइलेक्ट्रिक वाहने अंतर्गत ज्वलन इंजिन असलेल्या कारपेक्षा खूप दूर आहेत.

तयार करण्यासाठी प्रथम चरण संकरित इंजिनपर्यावरणीय समस्या सोडवून मेगासिटीजमधील हानिकारक उत्सर्जन लक्षणीयरीत्या कमी करणे शक्य करते.

थोडा इतिहास

वाफेच्या ऊर्जेचे गती उर्जेमध्ये रूपांतर करण्याची शक्यता प्राचीन काळी ज्ञात होती. 130 बीसी: अलेक्झांड्रियाच्या तत्वज्ञानी हेरॉनने प्रेक्षकांना वाफेचे खेळणे - एओलिपाइल - सादर केले. वाफेने भरलेला गोल त्यातून बाहेर पडणाऱ्या जेटांच्या प्रभावाखाली फिरू लागला. आधुनिक हा प्रोटोटाइप स्टीम टर्बाइनत्या दिवसांत ते वापरले जात नव्हते.

अनेक वर्षे आणि शतके, तत्वज्ञानी घडामोडी फक्त एक मजेदार खेळण्यासारखे मानले गेले. 1629 मध्ये, इटालियन डी. ब्रँचीने सक्रिय टर्बाइन तयार केले. वाफेने ब्लेडसह सुसज्ज डिस्क चालविली.

या क्षणापासून वेगवान विकास सुरू झाला स्टीम इंजिन.

उष्णता इंजिन

उष्मा इंजिनमध्ये मशीनचे भाग आणि यंत्रणांच्या हालचालींच्या उर्जेमध्ये इंधनाचे रूपांतर वापरले जाते.

मशीनचे मुख्य भाग: हीटर (बाहेरून ऊर्जा मिळविण्याची प्रणाली), कार्यरत द्रव (एक उपयुक्त क्रिया करते), रेफ्रिजरेटर.

हीटर हे सुनिश्चित करण्यासाठी डिझाइन केले आहे की कार्यरत द्रव उपयुक्त कार्य करण्यासाठी अंतर्गत उर्जेचा पुरेसा पुरवठा जमा करतो. रेफ्रिजरेटर अतिरिक्त ऊर्जा काढून टाकते.

कार्यक्षमतेचे मुख्य वैशिष्ट्य म्हणजे उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता. हे मूल्य हे दर्शविते की हीटिंगवर खर्च केलेली ऊर्जा उपयुक्त कार्य करण्यासाठी किती खर्च केली जाते. कार्यक्षमता जितकी जास्त असेल तितके मशीनचे ऑपरेशन अधिक फायदेशीर, परंतु हे मूल्य 100% पेक्षा जास्त असू शकत नाही.

कार्यक्षमतेची गणना

हीटरला Q 1 च्या बरोबरीने बाहेरील ऊर्जा मिळवू द्या. कार्यरत द्रवाने कार्य A केले, तर रेफ्रिजरेटरला दिलेली ऊर्जा Q 2 इतकी होती.

व्याख्येवर आधारित, आम्ही कार्यक्षमता मूल्याची गणना करतो:

η= A / Q 1 . A = Q 1 - Q 2 हे लक्षात घेऊ.

म्हणून, उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता, ज्याचे सूत्र η = (Q 1 - Q 2) / Q 1 = 1 - Q 2 / Q 1 आहे, आम्हाला खालील निष्कर्ष काढण्याची परवानगी देते:

• कार्यक्षमता 1 (किंवा 100%) पेक्षा जास्त असू शकत नाही;
• हे मूल्य वाढवण्यासाठी, हीटरमधून मिळणारी ऊर्जा वाढवणे किंवा रेफ्रिजरेटरला दिलेली ऊर्जा कमी करणे आवश्यक आहे;
• हीटरची ऊर्जा वाढवणे इंधनाची गुणवत्ता बदलून प्राप्त होते;
• रेफ्रिजरेटरला दिलेली उर्जा कमी करणे आपल्याला साध्य करण्यास अनुमती देते डिझाइन वैशिष्ट्येइंजिन

आदर्श उष्णता इंजिन

इंजिन तयार करणे शक्य आहे ज्याची कार्यक्षमता जास्तीत जास्त असेल (आदर्श 100% च्या समान)? फ्रेंच सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ आणि प्रतिभावान अभियंता सॅडी कार्नोट यांनी या प्रश्नाचे उत्तर शोधण्याचा प्रयत्न केला. 1824 मध्ये, वायूंमध्ये होणाऱ्या प्रक्रियांबद्दलची त्यांची सैद्धांतिक गणना सार्वजनिक करण्यात आली.

मुख्य कल्पना अंतर्भूत आहे परिपूर्ण कार, आम्ही आदर्श वायूसह उलट करता येण्याजोग्या प्रक्रिया पार पाडण्याचा विचार करू शकतो. आम्ही तापमान T 1 वर गॅस समथर्मली विस्ताराने सुरू करतो. यासाठी आवश्यक उष्णतेचे प्रमाण क्यू 1 आहे. नंतर, तापमान T 2 वर पोहोचल्यानंतर, वायू क्यू 2 रेफ्रिजरेटरमध्ये ऊर्जा हस्तांतरित करते. वायू त्याच्या मूळ अवस्थेत परत येतो.

आदर्श कार्नोट हीट इंजिनची कार्यक्षमता, जेव्हा अचूकपणे मोजली जाते, तेव्हा हीटरच्या तपमानात हीटिंग आणि कूलिंग डिव्हाइसेसमधील तापमानाच्या फरकाच्या गुणोत्तराच्या समान असते. हे असे दिसते: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

हीट इंजिनची संभाव्य कार्यक्षमता, ज्याचे सूत्र आहे: η = 1 - T 2 / T 1, फक्त हीटर आणि कूलरच्या तापमानावर अवलंबून असते आणि 100% पेक्षा जास्त असू शकत नाही.

शिवाय, हा संबंध आम्हाला हे सिद्ध करण्यास अनुमती देतो की उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता असू शकते एक समानजेव्हा रेफ्रिजरेटर तापमानात पोहोचते तेव्हाच. जसे ज्ञात आहे, हे मूल्य अप्राप्य आहे.

कार्नोटच्या सैद्धांतिक गणनेमुळे कोणत्याही डिझाइनच्या उष्णता इंजिनची कमाल कार्यक्षमता निर्धारित करणे शक्य होते.

कार्नोट यांनी सिद्ध केलेले प्रमेय खालीलप्रमाणे आहे. कोणत्याही परिस्थितीत अनियंत्रित उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता आदर्श उष्णता इंजिनच्या समान कार्यक्षमतेपेक्षा जास्त असू शकत नाही.

समस्या सोडवण्याचे उदाहरण

उदाहरण १. हीटरचे तापमान 800 o C आणि रेफ्रिजरेटरचे तापमान 500 o C कमी असल्यास आदर्श उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता किती असते?

T 1 = 800 o C = 1073 K, ∆T = 500 o C = 500 K, η - ?

व्याख्येनुसार: η=(T 1 - T 2)/ T 1.

आम्हाला रेफ्रिजरेटरचे तापमान दिले जात नाही, परंतु ∆T= (T 1 - T 2), म्हणून:

η= ∆T/T 1 = 500 K/1073 K = 0.46.

उत्तर: कार्यक्षमता = 46%.

उदाहरण २. एक किलोज्युल हीटर ऊर्जेमुळे, आदर्श उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता निश्चित करा. उपयुक्त काम 650 J. कूलरचे तापमान 400 K असल्यास हीटरचे तापमान किती असेल?

Q 1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T 2 = 400 K, η - ?, T 1 = ?

या समस्येमध्ये आम्ही थर्मल इंस्टॉलेशनबद्दल बोलत आहोत, ज्याची कार्यक्षमता सूत्र वापरून मोजली जाऊ शकते:

हीटरचे तापमान निश्चित करण्यासाठी, आम्ही आदर्श उष्णता इंजिनच्या कार्यक्षमतेसाठी सूत्र वापरतो:

η = (T 1 - T 2)/ T 1 = 1 - T 2 / T 1.

गणितीय परिवर्तने केल्यानंतर, आम्हाला मिळते:

T 1 = T 2 /(1- η).

T 1 = T 2 /(1- A / Q 1).

चला गणना करूया:

η= 650 J/ 1000 J = 0.65.

टी 1 = 400 के / (1- 650 जे / 1000 जे) = 1142.8 के.

उत्तर: η= 65%, T 1 = 1142.8 K.

वास्तविक परिस्थिती

आदर्श उष्णता इंजिन आदर्श प्रक्रिया लक्षात घेऊन डिझाइन केले आहे. कार्य केवळ समतापीय प्रक्रियांमध्ये केले जाते; त्याचे मूल्य कार्नोट चक्राच्या आलेखाद्वारे मर्यादित क्षेत्र म्हणून निर्धारित केले जाते.

प्रत्यक्षात, तापमानातील बदलांशिवाय गॅसची स्थिती बदलण्याच्या प्रक्रियेसाठी परिस्थिती निर्माण करणे अशक्य आहे. अशी कोणतीही सामग्री नाही जी आसपासच्या वस्तूंसह उष्णता विनिमय वगळेल. adiabatic प्रक्रिया पार पाडणे अशक्य होते. उष्मा एक्सचेंजच्या बाबतीत, गॅस तापमान अपरिहार्यपणे बदलणे आवश्यक आहे.

वास्तविक परिस्थितीत तयार केलेल्या उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता कार्यक्षमतेपेक्षा लक्षणीय भिन्न आहे आदर्श इंजिन. मध्ये प्रक्रियांचा प्रवाह लक्षात घ्या वास्तविक इंजिनइतक्या लवकर उद्भवते की कार्यरत पदार्थाच्या अंतर्गत थर्मल उर्जेतील फरक त्याच्या व्हॉल्यूम बदलण्याच्या प्रक्रियेत हीटरमधून उष्णतेच्या प्रवाहाने आणि रेफ्रिजरेटरमध्ये हस्तांतरित करून भरपाई केली जाऊ शकत नाही.

इतर उष्णता इंजिन

वास्तविक इंजिन वेगवेगळ्या चक्रांवर चालतात:

• ओटो सायकल: स्थिर व्हॉल्यूम असलेली प्रक्रिया ॲडिबॅटिकली बदलते, एक बंद चक्र तयार करते;
• डिझेल सायकल: isobar, adiabatic, isochore, adiabatic;
• स्थिर दाबाने होणारी प्रक्रिया ॲडियाबॅटिकने बदलली जाते, सायकल बंद करते.

वास्तविक इंजिनमध्ये समतोल प्रक्रिया तयार करा (त्यांना आदर्श लोकांच्या जवळ आणण्यासाठी). आधुनिक तंत्रज्ञानशक्य नाही. उष्मा इंजिनांची कार्यक्षमता खूपच कमी आहे, अगदी समान विचारात घेऊन तापमान परिस्थिती, आदर्श थर्मल इंस्टॉलेशनप्रमाणे.

परंतु कार्यक्षमतेच्या गणना सूत्राची भूमिका कमी केली जाऊ नये, कारण वास्तविक इंजिनची कार्यक्षमता वाढविण्यासाठी कार्य करण्याच्या प्रक्रियेचा हाच प्रारंभिक बिंदू बनतो.

कार्यक्षमता बदलण्याचे मार्ग

आदर्श आणि वास्तविक उष्णता इंजिनची तुलना करताना, हे लक्षात घेण्यासारखे आहे की नंतरच्या रेफ्रिजरेटरचे तापमान कोणतेही असू शकत नाही. सहसा वातावरण रेफ्रिजरेटर मानले जाते. वातावरणाचे तापमान केवळ अंदाजे गणनेत स्वीकारले जाऊ शकते. अनुभव दर्शविते की शीतलकचे तापमान इंजिनमधील एक्झॉस्ट वायूंच्या तपमानाच्या बरोबरीचे असते, जसे की अंतर्गत ज्वलन इंजिनमध्ये (संक्षिप्त ICE).

ICE हे आपल्या जगातील सर्वात सामान्य उष्णता इंजिन आहे. या प्रकरणात उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता बर्निंग इंधनाने तयार केलेल्या तापमानावर अवलंबून असते. अत्यावश्यक ICE चा सन्मान करतोस्टीम इंजिनमधून हीटरची फंक्शन्स आणि यंत्राच्या कार्यरत द्रवपदार्थाचे विलीनीकरण आहे हवा-इंधन मिश्रण. मिश्रण जळत असताना, ते इंजिनच्या हलणाऱ्या भागांवर दबाव निर्माण करते.

कार्यरत वायूंच्या तापमानात वाढ होते, ज्यामुळे इंधनाच्या गुणधर्मांमध्ये लक्षणीय बदल होतो. दुर्दैवाने, हे अनिश्चित काळासाठी केले जाऊ शकत नाही. इंजिनचा ज्वलन कक्ष ज्या सामग्रीपासून बनविला जातो त्याचा स्वतःचा वितळण्याचा बिंदू असतो. अशा सामग्रीचा उष्णता प्रतिरोध हे इंजिनचे मुख्य वैशिष्ट्य आहे, तसेच कार्यक्षमतेवर लक्षणीय परिणाम करण्याची क्षमता आहे.

मोटर कार्यक्षमता मूल्ये

जर आपण इनलेटवर कार्यरत स्टीमचे तापमान 800 के, आणि एक्झॉस्ट गॅस - 300 के मानले तर या मशीनची कार्यक्षमता 62% आहे. प्रत्यक्षात, हे मूल्य 40% पेक्षा जास्त नाही. टर्बाइनचे आवरण गरम करताना उष्णतेच्या नुकसानीमुळे ही घट होते.

अंतर्गत ज्वलनाचे सर्वोच्च मूल्य 44% पेक्षा जास्त नाही. हे मूल्य वाढवणे ही नजीकच्या भविष्यातील बाब आहे. साहित्य आणि इंधनाचे गुणधर्म बदलणे ही एक समस्या आहे ज्यावर मानवतेचे सर्वोत्तम विचार कार्यरत आहेत.

इंजिनद्वारे केलेले कार्य आहे:

या प्रक्रियेचा विचार प्रथम फ्रेंच अभियंता आणि शास्त्रज्ञ एन.एल.एस. कार्नोट यांनी 1824 मध्ये “रिफ्लेक्शन्स ऑन” या पुस्तकात केला होता. प्रेरक शक्तीअग्निशमन आणि ही शक्ती विकसित करण्यास सक्षम मशीन्स.

कार्नोटच्या संशोधनाचे ध्येय त्या काळातील उष्मा इंजिनांच्या अपूर्णतेची कारणे शोधणे (त्यांची कार्यक्षमता ≤ 5% होती) आणि त्यांना सुधारण्याचे मार्ग शोधणे हे होते.

कार्नोट सायकल सर्वांत कार्यक्षम आहे. त्याची कार्यक्षमता कमाल आहे.

आकृती चक्राच्या थर्मोडायनामिक प्रक्रिया दर्शवते. तापमानात समतापीय विस्तार (1-2) दरम्यान टी 1 , हीटरच्या अंतर्गत उर्जेतील बदलामुळे, म्हणजे गॅसला उष्णतेच्या पुरवठ्यामुळे काम केले जाते. प्र:

ए 12 = प्र 1 ,

कॉम्प्रेशन (3-4) आधी गॅस कूलिंग ॲडियाबॅटिक विस्तार (2-3) दरम्यान होते. अंतर्गत उर्जेमध्ये बदल ΔU 23 adiabatic प्रक्रियेदरम्यान ( Q = 0) पूर्णपणे यांत्रिक कार्यामध्ये रूपांतरित केले जाते:

ए 23 = -ΔU 23 ,

ॲडियाबॅटिक विस्तार (2-3) परिणामी गॅसचे तापमान रेफ्रिजरेटरच्या तापमानापर्यंत घसरते टी 2 < टी 1 . प्रक्रियेत (3-4), गॅस समतापरित्या संकुचित केला जातो, उष्णतेचे प्रमाण रेफ्रिजरेटरमध्ये स्थानांतरित करतो प्रश्न २:

A 34 = Q 2,

सायकल ॲडियाबॅटिक कॉम्प्रेशन (4-1) प्रक्रियेसह समाप्त होते, ज्यामध्ये गॅस तापमानाला गरम केला जातो. टी १.

कार्नोट सायकलनुसार आदर्श गॅस हीट इंजिनचे कमाल कार्यक्षमता मूल्य:

.

सूत्राचे सार सिद्ध मध्ये व्यक्त केले आहे सह. कार्नोटचे प्रमेय हे आहे की कोणत्याही उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता हीटर आणि रेफ्रिजरेटरच्या समान तापमानात चालवल्या जाणाऱ्या कार्नोट सायकलच्या कार्यक्षमतेपेक्षा जास्त असू शकत नाही.

समस्या 15.1.1.आकृती 1, 2 आणि 3 आदर्श वायूसह होणाऱ्या तीन चक्रीय प्रक्रियांचे आलेख दाखवतात. यापैकी कोणत्या प्रक्रियेत वायू एका चक्रात पूर्ण झाला??

सकारात्मक काम समस्या 15.1.3.आदर्श वायू

, काही चक्रीय प्रक्रिया पूर्ण करून, प्रारंभिक स्थितीत परत आले. संपूर्ण प्रक्रियेदरम्यान गॅसद्वारे मिळणाऱ्या उष्णतेचे एकूण प्रमाण (हीटरमधून मिळालेल्या उष्णतेचे प्रमाण आणि रेफ्रिजरेटरला दिलेल्या उष्णतेच्या प्रमाणातील फरक) समान आहे. सायकल दरम्यान गॅसने किती काम केले? समस्या 15.1.5.

आकृती वायूसह होणाऱ्या चक्रीय प्रक्रियेचा आलेख दाखवते. प्रक्रिया पॅरामीटर्स आलेखामध्ये दर्शविले आहेत. या चक्रीय प्रक्रियेदरम्यान वायू किती काम करतो?

समस्या 15.1.6.एक आदर्श वायू चक्रीय प्रक्रियेतून जातो;

हे ज्ञात आहे की प्रक्रिया 2-3 isochoric आहे 1-2 आणि 3-1 प्रक्रियांमध्ये, वायूने ​​कार्य केले आणि, अनुक्रमे. सायकल दरम्यान गॅसने किती काम केले?समस्या 15.1.7.

उष्णता इंजिनची कार्यक्षमता दर्शवतेसमस्या 15.1.8.