na principu Stirlingova motoru
|
|
- Vladimír Urban
- před 6 lety
- Počet zobrazení:
Transkript
1 Návrh využití dvoukřídlého rotačního stroje na principu Stirlingova motoru Praha, říjen 2007 Autoři: Ing. Vladimír Hromek Ing. Martin Šimek
2 Obsah Seznam obrázků iii Seznam symbolů v 1 Úvod 1 2 Stirlingův motor Princip Stirlingova motoru Výhody a nevýhody Stirlingova motoru Nový koncept tepelného rotačního pístového stroje Výhody nové konstrukce Oblast použití Technické problémy Schmidtova teorie Stirlingova motoru Úvod Předpoklady Schmidtovy teorie Alfa typ Stirlingova motoru Indikovaná energie, výkon a účinnost Ukázka výpočtu výkonu Stirlingova motoru dle Schmidtovy metody Porovnání Stirlingova motoru s motorem spalovacím 21 6 Návrh využití nové koncepce Fyzikální základ Elektromagnetická indukce i
3 6.2 Využití nové koncepce jako lineárního elektrického generátoru Závěr 29 Seznam literatury 31 A Příloha I
4 Seznam obrázků 2.1 Schéma principu Stirlingova motoru Expanze [2] Přesun plynu do studeného válce [2] Stlačení [2] Přesun plynu do teplého válce [2] Ideální p-v diagram Stirlingova motoru Ideální T-s diagram Stirlingova motoru p-v diagram reálného motoru Vliv aerodynamických ztrát na práci motoru p-v diagram pro expanzní a kompresní prostor P-V diagram voleného Stirlingova motoru Z1.2S Pullstart Hyper Z.28R Spec.3 Pullstart Fyzikální základ elektromagnetické indukce Rotující cívka v homogenním magnetickém poli Uspořádání s rotujícím magnetem Závislost elektromotorického napětí na čase Podobná aplikace Stirlingova motoru A.1 Návrh nového stroje I I A.2 Návrh nového stroje II II iii
5 A.3 Návrh nového stroje III III
6 Seznam symbolů Symbol Definice Jednotka B vektor magnetické indukce T dx fázový úhel ds vektor elementární plochy 1 e udávaná účinnost 1 L e udávaný expanzní výkon W L c udávaný kompresní výkon W L i udávaný výkon W m celková hmotnost pracovního plynu kg n otáčky Hz P tlak plynu P a R molární plynová konstanta JK 1 mol 1 t poměr teplot 1 T h teplota plynu v expanzním prostoru K T c teplota plynu v kompresním prostoru K T r teplota plynu ve výměníku K V se zdvihový objem expanzního pístu m 3 V sc zdvihový objem kompresního pístu m 3 V de škodlivý objem expanzního prostoru m 3 V dc škodlivý objem kompresního prostoru m 3 V r objem výměníku m 3 v
7 Symbol Definice Jednotka V e momentální objem v expanzním prostoru m 3 V c momentální objem v kompresním prostoru m 3 V celkový momentální objem m 3 v poměr zdvihových objemů 1 W e udávaná expanzní energie J W c udávaná kompresní energie J W i udávaná celková energie J X poměr škodlivých prostorů 1 α úhel ε elektromotorické napětí V Φ mag magnetický indukční tok W b
8 Kapitola 1 Úvod Tato zpráva se zabývá návrhem nového stroje, který má spojit termodynamický cyklus Stirlingova motoru s kinematickým řešením dvoukřídlého rotačního stroje. Zpráva poukazuje na výhody a nevýhody tohoto řešení. Dále se zabývá oblastí využití tohoto principu v praxi. Poukazuje na podmínky, za kterých je využití tohoto principu efektivní z ekonomického hlediska. Ve zprávě je také poukázáno na technické problémy daného řešení. Především z hlediska termodynamiky, mechaniky tekutin a mechaniky poddajných těles. 1
9 Kapitola 2 Stirlingův motor 2.1 Princip Stirlingova motoru Pro konkrétnost je zde uvedeno dvoupístové uspořádání Stirlingova motoru (tzv. alfa). Obrázek 2.1: Schéma principu Stirlingova motoru 2
10 KAPITOLA 2. STIRLINGŮV MOTOR 3 1, Oba písty se pohybují společně, expandující zahřátý plyn v horkém prostoru koná práci. Při expanzi odebírá teplo ohřívači. Obrázek 2.2: Expanze [2] 2, Řídící píst začíná vytlačovat plyn z horkého do studeného prostoru. Celkový objem se nemění, není tedy konána práce. Obrázek 2.3: Přesun plynu do studeného válce [2]
11 KAPITOLA 2. STIRLINGŮV MOTOR 4 3, Při stlačování je většina plynu v chladném válci. Plyn během stlačování odevzdává teplo chladiči, je stlačován za nižší teploty než expanduje, energie potřebná ke stlačení je proto menší než energie získaná v teplejším válci. Obrázek 2.4: Stlačení [2] 4, Stlačený studený plyn proniká do horkého prostoru, aby tam po zahřátí začal expandovat. Obrázek 2.5: Přesun plynu do teplého válce [2]
12 KAPITOLA 2. STIRLINGŮV MOTOR 5 Pro lepší pochopení dalšího textu se pokusíme vysvětlit princip funkce Stirlingova motoru na ideálním oběhu. Ideální oběh Stirlingova motoru je tvořen dvěma ději izochorickými a dvěma izotermickými. Neuvažujeme reálnou kinematiku mechanismu ani nevyužité (škodlivé) objemy H, chladiče C a regenátoru R. Oběh je znázorněn na obr. 2.6 a na obr Obrázek 2.6: Ideální p-v diagram Stirlingova motoru Obrázek 2.7: Ideální T-s diagram Stirlingova motoru Oběh začíná v bodě 1, kdy je teoreticky veškeré plynné médium při maximálním objemu přemístěno v chlazené části motoru. Při kompresi 1-2 se pohybuje pouze kompresní píst (v chladném válci) a pomocí chladiče C je v tomto prostoru udržována stále konstantní teplota T min. Práce se přitom spotřebovává a teplo se odvádí. V bodě 2 je
13 KAPITOLA 2. STIRLINGŮV MOTOR 6 dosaženo minimálního objemu. Dále dochází k přemístění tohoto objemu bez jeho změny do ohřívané části, což reprezentuje změna 2-3, kde dochází k ohřevu na maximální teplotu T max. Pak objem plynu v horkém válci expanduje opět za konstantní teploty (teplo je v průběhu expanze stále dodáváno) a koná se práce. Na konci pracovního zdvihu je tedy ve válci stále stejná teplota a pro uzavření oběhu je třeba teplo z plynu odvést, což reprezentuje změna 4-1. Plyn je za konstantního objemu přemístěn zpět do chladného válce. Podstatné je, že mezi oběma prostory je umístěn regenerátor R (nádoba vyplněná porézní náplní), v němž se při přechodu z horkého do studeného prostoru teplo odevzdává a je opět přiváděno při příští změně 2-3. Regenerátor tedy zvyšuje termickou účinnost stroje a při stoprocentní účinnosti regenerace bude mít Stirlingův oběh při daných teplotách stejnou termickou účinnost jako Carnotův oběh, jehož účinnost je dána vztahem: η t = 1 T min T max, (2.1) Regenerátor podstatně zvyšuje účinnost celého cyklu a jeho zásadní vlastnosti jsou (viz. [2]): v podstatě tepelná izolace mezi teplým a studeným válcem minimální axiální vodivost maximální koeficient přestupu tepla mezi plynem a materiálem regenerátoru minimální odpor kladený prostupujícímu vzduchu (jinak dochází ke snížení výkonu) minimální objem (velký by snižoval kompresní poměr, tedy výkon) předehřívá a předchlazuje procházející plyn, významně zvyšuje účinnost. Pro co možná nejlepší účinnost motoru by tedy měla být, stejně jako u všech tepelných strojů, teplota T min co nejnižší (omezení teplotou chladícího média) a T max co nejvyšší (omezení materiálovými vlastnostmi ohříváku).
14 KAPITOLA 2. STIRLINGŮV MOTOR 7 Reálná účinnost Stirlingova motoru je snížena díky nemožnosti dosáhnout teoretické (ideální) kinematiky, škodlivým objemům ohříváků, chladiče a regenerátoru, jejich tlakovým ztrátám při průtoku pracovního plynu (hlavně regenerátor) a nežádoucímu odvodu tepla do okolí. Reálný p-v diagram ukazuje obr Obrázek 2.8: p-v diagram reálného motoru (a) diagram expanzního prostoru (b) diagram kompresního prostoru (c) celkový pracovní diagram Průběh tlaku v kompresním a expanzním prostoru během jedné otáčky motoru je zobrazen na následujícím obrázku (obr. 2.9).
15 KAPITOLA 2. STIRLINGŮV MOTOR 8 Obrázek 2.9: Vliv aerodynamických ztrát na práci motoru p-v diagram pro expanzní a kompresní prostor je na následujícím obrázku (obr. 2.10). Vyšrafovaná plocha představuje ztrátu práce aerodynamickými ztrátami v regenerátoru a dalších výměnících. Obrázek 2.10: p-v diagram pro expanzní a kompresní prostor V případě použití spalování jako zdroje vstupního tepla je třeba počítat i s jistou účinností přestupu tepla do žárové hlavy. Tato účinnost dosahuje maximálně 90 až 92 procent i při použití špičkového rekuperačního výměníku, který předehřívá spalovací vzduch spalinami po průchodu žárovou hlavou. Celkově lze říci, že motor, který při daných teplotách T min a T max dosáhne 0, 4η t a více, lze považovat za technologicky vyspělý.
16 KAPITOLA 2. STIRLINGŮV MOTOR Výhody a nevýhody Stirlingova motoru Hlavní výhodou je skutečnost, že tento motor může pracovat s nejrůznějšími zdroji vnější tepelné energie. Od geotermální či solární počínaje a konče fosilními palivy či biomasou. Termická účinnost se u motorů s výkonem 1 až 25 kw pohybuje v rozmezí 25 až 35 procent. Energetická účinnost v rozmezí 18 až 22 procent. Dalšími výhodami jsou tichý chod, vysoká životnost či minimální možnost poruchy. Teoreticky by také tento motor mohl pracovat s větší účinností a tím přispět k šetření energie a ochraně přírody. V praxi se to ale moc nedaří, protože se dá těžko dosáhnout vysoká pracovní teplota. Nevýhodou je špatná regulovatelnost a malá pohotovost k provozu. Potřebuje také poměrně velký chladič a pro dosažení vysoké účinnosti musí pracovat s vysokými tlaky plynu. Používá se tedy většinou jako stacionární motor.
17 Kapitola 3 Nový koncept tepelného rotačního pístového stroje Cílem spojení Stirlingova termodynamického principu s kinematikou dvoukřídlého rotačního stroje je snaha odstranit klasické problémy Stirlingových motorů. Jedná se především o problém pomalého přívodu a odvodu tepla, což snižuje celkovou účinnost celého stroje. Schéma stroje je uvedeno v příloze. 3.1 Výhody nové konstrukce Nová konstrukce má především vyřešit problém s pomalým přívodem a odvodem tepla. Tento jev snižuje značně účinnost celého stroje. Problém je vyřešen díky zvýšení počtu válců a tedy zmenšením jejich objemu. Těchto válců může být různý počet. 3.2 Oblast použití Stroj na principu Stirlingova termodynamického principu bude při použití vždy v nevýhodě vzhledem ke klasickým spalovacím motorům. Vnější spalování však poskytuje jiné výhody. Můžeme si totiž vybrat zdroj tepla. V klasických spalovacích motorech, kde spalování probíhá uvnitř válců, můžeme spalovat pouze plynná či kapalná paliva. U Stirlingova motoru můžeme jako zdroj tepla použít i jiná paliva. Tudíž se otevírá především 10
18 KAPITOLA 3. NOVÝ KONCEPT TEPELNÉHO ROTAČNÍHO PÍSTOVÉHO STROJE11 možnost využití alternativních paliv. Můžeme tedy jako zdroj tepla použít např. biomasu, ale také geotermální energii a nebo sluneční energii. Proto lze Stirlingův motor použít jako ekologický zdroj energie, což ho opravňuje využívat i při nižší účinnosti. Další využití může být v oblastech, které jsou bez přístupu k elektrické síti. Zde se dá především využít sluneční energie, kdy horká část válce je umístěna v ohnisku parabolického zrcadla. 3.3 Technické problémy Než dojde ke konečnému použití bude nutné zpracovat několik zásadních analýz. Současný návrh totiž opomíjí některé důležité technické oblasti. Prozatím je v podobě návrhu a chybí zde konstrukční řešení s přesným vymezením vůlí. Bude nutné vypracovat dynamickou analýzu, především oblast rezonancí a kritických otáček. Dále je potřeba řešit problém poddajnosti celé konstrukce a prodloužení vlivem změn teploty. Tyto změny budou navíc cyklické, proto by bylo vhodné počítat i s cyklickou únavou. Na základě této analýzy je nutné zpětně určit rozsah otáček a teplot ve kterých může stroj pracovat. To bude následně ovlivňovat i volbu vhodných materiálů pro dané zařízení, pro které by se měly analýzy provádět. Poslední oblastí, kterou je nutné řešit, je oblast výrobní technologie. Je nutné stanovit vyrobitelnost jednotlivých částí a v neposlední řadě je zde i otázka nákladů na výrobu tohoto stroje.
19 Kapitola 4 Schmidtova teorie Stirlingova motoru 4.1 Úvod Schmidtova teorie [1] je jednou z izotermických výpočetních metod Stirlingových motorů. Je to nejjednodušší metoda a velmi používaná při vývoji Stirlingových motorů. Tato teorie je založena na izotermické expanzi a kompresi ideálního plynu. 4.2 Předpoklady Schmidtovy teorie Výkon motoru může být vypočten určením P-V diagramu. Objem motoru se jednodušše vypočte z vnitřní geometrie. Pokud je rozhodnuto o objemu, hmotnosti pracovního plynu a teplotě, potom se vypočte tlak použitím stavové rovnice ideálního plynu (4.1). P V = mrt (4.1) Tlak v motoru může být vypočten za následujících předpokladů: (a) Ve výměníku tepla nedochází k tlakovým ztrátám a nejsou zde vnitřní tlakové gradienty. 12
20 KAPITOLA 4. SCHMIDTOVA TEORIE STIRLINGOVA MOTORU 13 (b) Expanze a komprese je izotermická. (c) Pracovní plyn považujeme za plyn ideální. (d) Rekuperace je beze ztrát. (e) V expanzním mrtvém prostoru je během expanze teplota plynu T e a v kompresním mrtvém prostoru se udržuje během komprese teplota plynu T c. (f) Teplota ve výměníku se uvažuje jako průměrná teplota plynu během expanze T e a během komprese T c. (g) Expanzní objem V e a kompresní objem V c se mění dle sinusové křivky. 4.3 Alfa typ Stirlingova motoru Objemy expanzního a kompresního válce, dané úhlem hřídele, jsou určeny jako první. Momentální objem je popsán úhlem hřídele - x. Tento úhel hřídele je definován jako x = 0, pokud je expanzní píst v horní úvrati. Momentální expanzní objem V e je popsán rovnicí (4.2) společně se zdvihovým objemem pístu V se a expanzním mrtvým prostorem V de za podmínek daných předpoklady (g): V e = V se 2 (1 cosx) + V de. (4.2) Momentální kompresní objem V c získáme z rovnice (4.3) společně se zdvihovým objemem kompresního pístu V sc a kompresního škodlivého prostoru V dc a fázového úhlu dx: V c = V sc 2 (1 cos(x dx)) + V dc. (4.3) Celkový momentální objem je vypočten z rovnice (4.4): V = V e + V r + V c. (4.4)
21 KAPITOLA 4. SCHMIDTOVA TEORIE STIRLINGOVA MOTORU 14 Za předpokladů (a), (b) a (c), celková hmotnost plynu v motoru m je vypočtena použitím tlaku P, všech teplot T, všech objemů V a molární plynové konstanty R: m = P V e RT e + P V r RT r + P V c RT c. (4.5) Poměr teplot t, poměr zdvihových objemů v a další poměry škodlivých prostorů vypočteme použitím následujících rovnic: t = T c T e, (4.6) v = V sc V se, (4.7) X de = V de V se, (4.8) X dc = V dc V sc, (4.9) X r = V r V se. (4.10) Teplota ve výměníku T r se vypočte z rovnice (4.11) za předpokladu (f): T r = T e + T c 2. (4.11) Pokud rovnici (4.5) nahradíme použitím rovnic (4.2), (4.3) a (4.6)-(4.10), potom se celková hmotnost plynu vypočte z následující rovnice: kde m = P V se 2RT c (S Bcos(x a)), (4.12) a = tan 1 vsin(dx) t + cos(dx), (4.13) S = t + 2tX de + 4tX r 1 + t + v + 2X dc, (4.14)
22 KAPITOLA 4. SCHMIDTOVA TEORIE STIRLINGOVA MOTORU 15 B = (t 2 + 2tvcos(dx) + v 2 ). (4.15) Tlak v motoru P je definován rovnicí (4.16) za použití rovnice (4.12): P = Průměrný tlak P p vypočteme z následující rovnice: 2mRT c V se (S Bcos(x a)). (4.16) Definujme c jako: P p = 1 2π P dx = 2mRT c V se S2 B 2. (4.17) c = B S. (4.18) Výsledný tlak v motoru, vypočten pomocí průměrného tlaku P p v motoru, je vypočten z následující rovnice: P = P p (S2 B 2 ) S Bcos(x a) = P p 1 c 2 1 ccos(x a). (4.19) Na druhou stranu, v případě rovnice (4.16), když cos(x a) = 1, potom tlak P je tlakem minimálním P min, který je daný následující rovnicí: P min = 2mRT c V se (S + B). (4.20) Proto tlak P v motoru, vypočtený na základě minimálního tlaku P min je popsán následující rovnicí: P = P min(s + B) S Bcos(x a) = P min(1 + c) 1 ccos(x a). (4.21) Podobně, pokud cos(x a) = 1, tlak v motoru získáme z maximálního tlaku P max. K výpočtu slouží následující rovnice: P-V diagram modifikace Alfa Stirlingova motoru lze vypočítat výše uvedenými rovnicemi. P = P max(s B) S Bcos(x a) = P max(1 c) 1 ccos(x a). (4.22)
23 KAPITOLA 4. SCHMIDTOVA TEORIE STIRLINGOVA MOTORU Indikovaná energie, výkon a účinnost Indikovaná energie (plocha v P-V diagramu) může být vypočítána jako analytické řešení s použitím výše uvedených koeficientů. Indikovaná energie W e v expanzním prostoru, založená na středním tlaku P p, minimálním tlaku P min a maximálním tlaku P max je vyjádřena v následující rovnici: W e = P dv e = PpVseπcsina 1+ = P minv seπcsina 1 c c 2 = PmaxVseπcsina 1+ 1 c 2 1 c 1+c. 1+c 1 c = Indikovaná energie v kompresním prostoru W c je popsána následující rovnicí: (4.23) W c = P dv c = PpVseπctsina 1+ = P minv seπctsina 1 c c 2 1 c 1+c 1 c = = PmaxVseπctsina 1+ 1 c 2 1+c. Indikovaná energie jednoho cyklu motoru je vyjádřena následovně: (4.24) W i = W e +W c = P minv se πc(1 t)sina c c = P maxv se πc(1 t)sina 1 c 1 c 1 +. (4.25) 1 c c Vztahy mezi tlaky (středním, maximálním a minimálním) jsou vyjádřeny pomocí následujících rovnic: P min P p = P max P p = 1 c 1 + c, (4.26) 1 + c 1 c. (4.27) Indikovaný expanzní výkon L e, indikovaný kompresní výkon L c a indikovaný výkon motoru L i jsou definovány v následujících rovnicích, pomocí otáček motoru n: L e = W e n, (4.28) L c = W c n, (4.29) L i = W i n. (4.30)
24 KAPITOLA 4. SCHMIDTOVA TEORIE STIRLINGOVA MOTORU 17 Indikovaná expanzní energie W e, určená rovnicí (4.23), vyjadřuje teplo z tepelného zdroje. Indikovaná kompresní energie W c, určená rovnicí (4.24), vyjadřuje odpadní teplo odvedené z motoru chladící soustavou. Tepelná účinnost motoru e je vypočítána následující rovnicí: e = W i W e = 1 t. (4.31) 4.5 Ukázka výpočtu výkonu Stirlingova motoru dle Schmidtovy metody V této kapitole je dle výše uvedené Schmidtovy teorie navrhnut a spočítán válec Stirlingova motoru. Vstupní hodnoty (volené): V se = 0, 8cm 3 V sc = 0, 8cm 3 V de = 0, 25cm 3 V ce = 0, 25cm 3 V r = 0, 25cm 3 dx = 90 P p = 200kP a T h = 500 C T c = 50 C n = /min Poměr teplot t, poměry zdvihových objemů v a další poměry škodlivých prostorů vypočteme pomocí vztahů (4.6) - (4.10): t = T c T e = = 0, 418, (4.32)
25 KAPITOLA 4. SCHMIDTOVA TEORIE STIRLINGOVA MOTORU 18 v = V sc V se = 0, = 1, (4.33) 0, X de = V de V se = 0, , = 0, 3125, (4.34) X dc = V dc V sc = 0, , = 0, 3125, (4.35) X r = V r V se = 0, , = 0, (4.36) Koeficienty jsou vypočítány pomocí rovnic (4.13) - (4.15) a (4.18): a = tan 1 vsin(dx) t + cos(dx) = 1 sin(90) tan 1 0, cos(90) = 67, 31, (4.37) S = t + 2tX de + 4tXr 1+t + v + 2X dc = = 0, , 418 0, ,418 0, , , 3125 = 2, 673, (4.38) B = (t 2 + 2tvcos(dx) + v 2 ) = = (0, , cos(90) ) = 1, 084. (4.39) c = B S = 1, 084 2, 673 = 0, 406. (4.40) Tlak je počítán pomocí rovnice (4.19), zde je vypočítána hodnota pro x = 0, ostatní hodnoty jsou vypočítány stejně a jsou uvedeny v níže uvedené tabulce: P = P p 1 c 2 1 ccos(x a) = , , 406 cos(0 67, 31) = 216, 7kP a (4.41) Momentální objemy jsou počítány pomocí rovnic (4.2) - (4.4), zde jsou vypočítány hodnoty pro uvedené tabulce: x = 0, ostatní hodnoty jsou vypočítány stejně a jsou uvedeny v níže V e = V se 2 (1 cosx) + V de = 0, (1 cos90) + 0, = 0, 25cm 3. (4.42)
26 KAPITOLA 4. SCHMIDTOVA TEORIE STIRLINGOVA MOTORU 19 V c = Vsc 2 (1 cos(x dx)) + V dc = = 0, (1 cos(0 90)) + 0, = 0, 650cm 3. (4.43) V = V e + V r + V c = 0, , , 65 = 1, 15. (4.44) Dále je uvedena tabulka výsledných hodnot a P-V diagram. Obrázek 4.1: P-V diagram voleného Stirlingova motoru x [deg] P [kpa] 216,7 234,1 252,2 269,9 285,9 298,5 306,0 307,5 302,6 V [cm 3 ] 1,15 1,086 1,037 1,004 0,986 0,985 1,004 1,037 1,092 x [deg] P [kpa] 292,2 277,6 260,5 242,4 224,6 207,9 192,7 179,4 167,8 V [cm 3 ] 1,15 1,226 1,311 1,404 1,501 1,599 1,696 1,789 1,875
27 KAPITOLA 4. SCHMIDTOVA TEORIE STIRLINGOVA MOTORU 20 x [deg] P [kpa] 158,0 149,9 143,3 138,2 134,3 131,7 130,0 130,0 130,9 V [cm 3 ] 1,95 2,009 2,063 2,096 2,113 2,113 2,096 2,063 2,009 x [deg] P [kpa] 132,9 136,2 140,8 146,7 154,1 163,1 173,8 186,3 200,7 V [cm 3 ] 1,95 1,875 1,789 1,696 1,599 1,501 1,404 1,311 1,226 x [deg] 360 P [kpa] 216,7 V [cm 3 ] 1,15 Indikovaná energie je vypočítána ze vztahů (4.23) - (4.25). W e = PpVseπcsina 1+ 1 c 2 = = , π 0,406 sin67, ,406 2 = 9, J. W c = PpVseπctsina 1+ 1 c 2 = = , π 0,406 0,418 sin67, ,406 2 = 4, J. (4.45) (4.46) W i = W e + W c = 9, , = 5, J. (4.47) Indukovaný výkon spočítáme pomocí rovnice (4.30): L i = W i n = 5, = 2, 383W. (4.48) Tepelná účinnost motoru e je vypočítána rovnicí (4.31): e = W i W e = 5, = 0, 58. (4.49) 9,
28 Kapitola 5 Porovnání Stirlingova motoru s motorem spalovacím Hlavním parametrem pro porovnání obou motorů byl zvolen výkon na jednotku hmoty (W/kg). Vzhledem k předpokládaným rozměrům dvoukřídlého stroje byly vybrány tři následující spalovací motory s parametry [3]: Z1.2S Pullstart: obsah válce: 1,2 cm 3 hmotnost: 0,13 kg výkon: 478 W max. otáčky: /min Obrázek 5.1: Z1.2S Pullstart 21
29 KAPITOLA 5. POROVNÁNÍ STIRLINGOVA MOTORU S MOTOREM SPALOVACÍM22 Hyper 12: obsah válce: 2 cm 3 hmotnost: 0,286 kg výkon: 1030 W max. otáčky: /min Obrázek 5.2: Hyper 12 Z.28R Spec.3 Pullstart 8+1: obsah válce: 4,59 cm 3 hmotnost: 0,45 kg výkon: 2860 W max. otáčky: /min Obrázek 5.3: Z.28R Spec.3 Pullstart 8+1
30 KAPITOLA 5. POROVNÁNÍ STIRLINGOVA MOTORU S MOTOREM SPALOVACÍM23 K těmto motorům byly navrženy tři velikosti dvoukřídlého rotačního stroje a pomocí Schmidtovy metody, byly dopočítány parametry potřebné pro porovnání. Pro všechny tři velikosti byly voleny stejné hodnoty T h, T c a n a různé hodnoty pro V se, V se a V r, hodnoty škodlivých objemů byly voleny 30 procent z kompresního a expanzního objemu. Hodnoty jsou uvedeny v následující tabulce. Porovnání T h [K] T c [K] n[1/min] V se [cm 3 ] V sc [cm 3 ] V r [cm 3 ] m[kg] 1.případ 873,15 353, ,6 0,6 8 0,25 2.případ 873,15 353, ,375 3.případ 873,15 353, ,295 2, ,5 Pomocí Schmidtovy metody byly dopočítány hodnoty výkonů pro jednotlivé případy a výsledky porovnány s jednotlivými motory. Výsledky porovnání parametrů P jsou uvedeny v následující tabulce. Výpočet byl proveden pomocí programu Excel, kde byla Schmidtova metoda naprogramována (Schmidtova metoda.xls). P [W/kg] Spalovací motor (dle výrobce) Stirlingův motor 1.případ ,5 2.případ ,5 3.případ ,1
31 Kapitola 6 Návrh využití nové koncepce Stirlingův motor můžeme využít jako lineární elektrický generátor. Tato jednotka by se dala využít jako malý zdroj energie v oblasti bez elektrické sítě. V této kapitole bylo čerpáno z literatury [4]. 6.1 Fyzikální základ Obrázek 6.1: Fyzikální základ elektromagnetické indukce 24
32 KAPITOLA 6. NÁVRH VYUŽITÍ NOVÉ KONCEPCE Elektromagnetická indukce Elektromagnetická indukce je jev vzájemné vazby magnetického a elektrického pole, při kterém vzniká elektrické pole vždy, když dochází k časové změně magnetického pole. Například v pokusu na obr. 6.1 se pohybuje tyčový magnet ve směru závitu, čímž se v místě závitu vytváří časově proměnné magnetické pole. Na připojeném měřícím přístroji pozorujeme výchylku, která je způsobena časově proměnným elektrickým polem v závitu. Tento jev se využívá například v dynamech nebo alternátorech, což jsou zařízení na přeměnu mechanické energie na energii elektrickou. Ke kvantitativnímu popisu ptřebujeme zavést několik veličin: Magnetický tok plochou závitu: Jestliže v určitém okamžiku pro každé místo plochy závitu je splněno B = konst. a závit tvoří rovinnou plochu, platí z definičního vztahu pro magnetický tok plochou S: φ mag = BdS = BdS cos α = B cos α ds = BS cos α. (6.1) S S S kde φ mag je magnetický indukční tok, B je vektor magnetické indukce, ds je vektor elementární plochy a α je úhel, který oba vektory svírají. Magnetický indukční tok je možno měnit několika způsoby: měnit s časem velikost magnetické indukce B(t), měnit velikost plochy S(t), měnit vzájemnou orientaci vektoru magnetické indukce a plochy, tzn. α(t). Elektromotorické napětí: Elektromotorické napětí ε, indukované na jednom závitu cívky je popsáno Faradayovým zákonem elektromagnetické indukce: ε = dφ mag dt (6.2)
33 KAPITOLA 6. NÁVRH VYUŽITÍ NOVÉ KONCEPCE 26 Napětí, které měří měřící přístroj, můžeme pak po dosazení rovnice (6.1) a zderivování podle Leibnizova pravidla psát: ε = db(t) dt S cos α B ds(t) dt d[cos α(t)] cos α BS. (6.3) dt V naši nové koncepci bychom mohli využít jak prvého členu (rotující magnet, obr. 6.3), tak i třetího členu (rotující cívka, obr. 6.2) k vytvoření elektromotorického napětí. Obrázek 6.2: Rotující cívka v homogenním magnetickém poli
34 KAPITOLA 6. NÁVRH VYUŽITÍ NOVÉ KONCEPCE 27 Obrázek 6.3: Uspořádání s rotujícím magnetem Pro indukované elektromotorické napětí na jednom závitu cívky platí podle rovnice (6.3) (vzhledem k tomu, že B(t) = konst. a S(t) = konst.) výraz: d[cos α(t)] ε = BS. (6.4) dt Jelikož cívka rotuje rovnoměrně úhlovou rychlostí ω = 2π/T, platí pro úhel natočení α = ωt. Konstantní hodnota T označuje periodu otáček (viz. obr. 6.2, graf závislosti obr. 6.4 a výpočet (6.6)). Obrázek 6.4: Závislost elektromotorického napětí na čase
35 KAPITOLA 6. NÁVRH VYUŽITÍ NOVÉ KONCEPCE 28 Pro cívku s N závity pak dostáváme: ε = N dφ mag dt d[cos α(t)] = NBS dt Pro elektromotorické napětí z rovnice (6.5) můžeme dále psát: = NBSω sin(ωt) = u 0 sin(ωt) (6.5) T/2 0 ε dt = T/2 0 NBSω sin(ωt)dt = 2NBS = konst. (6.6) 6.2 Využití nové koncepce jako lineárního elektrického generátoru Tato nová koncepce by mohla být takto využita jako kogenerační jednotka, tedy společná výroba tepla a elektrické energie. Zde se uplatňuje především jeho tichý chod, spolehlivost a dlouhá doba bezúdržbového provozu. Nižší termická účinnost některých motorů nemusí být na škodu, nebot veškeré ztrátové teplo je zde využito. V kogenerační jednotce může být spalováno libovolné palivo. Obrázek 6.5: Podobná aplikace Stirlingova motoru
36 Kapitola 7 Závěr Vzhledem k výše uvedeným výsledkům je patrné, že rozsah použití dvoukřídlého rotačního stroje na principu Stirlingova motoru se značně zužuje, nebot spalovací motor vykazuje lepší vlastnosti. Jeho velkou výhodou zůstává možnost přejímání tepla z vnějšího spalování, či jiného tepelného zdroje. Z výpočtu je patrné, že s rostoucími otáčkami roste i výkon daného stroje, ovšem tento stroj není schopen dosáhnout takto vysokých otáček jako uvedené spalovací motory. S nárůstem otáček dochází k poklesu času, při kterém dochází k přestupu tepla, nemluvě o regulaci otáček. To souvisí i s konstrukcí regenerátoru. Otázkou je i způsob utěsnění tohoto stroje, použití kluzných materiálů a jejich roztažnost vlivem teploty. Návrh nového stroje, který skloubí Stirlingův termodynamický princip s kinematikou dvoukřídlého rotačního stroje se dá využít v mnoha oblastech. Nevýhodou Stirlingova motoru je špatná regulovatelnost otáček. Vzhledem k tomuto problému je vhodné využití jako lineárního elektrického generátoru, kde jsou konstantní otáčky naopak požadovány. Tato zpráva je pouze návrhem, nikoliv konstrukčním řešením. Dále je potřeba si uvědomit omezení, která tento stroj má a především je potřeba vypracovat příslušné analýzy, které jasně určí rozsah a výhodnost využití tohoto nového principu. Pro další práci je potřeba několik důležitých podkladů, bez kterých nelze pokračovat. Především se jedná o: přesné konstrukční řešení s uvedením rozměrů a vymezením vůlí, 29
37 KAPITOLA 7. ZÁVĚR 30 uvedení použitých materiálů, které jasně určí roztažnost jednotlivých částí, součinitele tření a součinitele přestupu tepla, technologické postupy na výrobu jednotlivých částí. S ohledem na tyto podklady je dále možné určit náklady na realizaci této nové koncepce.
38 Literatura [1] khirata/academic/schmidt/schmidt.htm [2] [3] [4] 31
39 Příloha A Příloha Obrázek A.1: Návrh nového stroje I I
40 PŘÍLOHA A. PŘÍLOHA II Obrázek A.2: Návrh nového stroje II
41 PŘÍLOHA A. PŘÍLOHA III Obrázek A.3: Návrh nového stroje III
Příloha-výpočet motoru
Příloha-výpočet motoru 1.Zadané parametry motoru: vrtání d : 77mm zdvih z: 87mm kompresní poměr ε : 10.6 atmosférický tlak p 1 : 98000Pa teplota nasávaného vzduchu T 1 : 353.15K adiabatický exponent κ
Zpracování teorie 2010/11 2011/12
Zpracování teorie 2010/11 2011/12 Cykly Děje Proudění (turbíny) počet v: roce 2010/11 a roce 2011/12 Chladící zařízení (nakreslete cyklus a nakreslete schéma)... zde 13 + 2 (15) Izochorický děj páry (nakreslit
Ideální plyn. Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, Tepelné motory
Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn Vlastnosti ideálního plynu: Ideální plyn Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, epelné motory rozměry molekul jsou ve srovnání se střední
Laboratorní úloha č. 5 Faradayovy zákony, tíhové zrychlení
Laboratorní úloha č. 5 Faradayovy zákony, tíhové zrychlení Úkoly měření: 1. Měření na digitálním osciloskopu a přenosném dataloggeru LabQuest 2. 2. Ověřte Faradayovy zákony pomocí pádu magnetu skrz trubici
STUDIUM STIRLINGOVA TERMODYNAMICKÉHO OBĚHU
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING
LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn
Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn Ideální plyn Protože popsat chování plynů je nad naše možnosti, zavádíme zjednodušený model tzv. ideálního plynu, který má tyto vlastnosti: Částice ideálního plynu
Integrovaná střední škola, Sokolnice 496
Název projektu: Moderní škola Integrovaná střední škola, Sokolnice 496 Registrační číslo: CZ.1.07/1.5.00/34.0467 Název klíčové aktivity: V/2 - Inovace a zkvalitnění výuky směřující k rozvoji odborných
Termomechanika 5. přednáška
Termomechanika 5. přednáška Miroslav Holeček, Jan Vychytil Upozornění: Tato prezentace slouží výhradně pro výukové účely Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Byla sestavena autory s využitím
VÝHODY A NEVÝHODY PNEUMATICKÝCH MECHANISMŮ
VÝHODY A NEVÝHODY PNEUMATICKÝCH MECHANISMŮ Výhody: medium (vzduch) se nachází všude kolem nás možnost využití centrální výroby stlačeného vzduchu v závodě kompresor nemusí pracovat nepřetržitě (stlačený
Přehled veličin elektrických obvodů
Přehled veličin elektrických obvodů Ing. Martin Černík, Ph.D Projekt ESF CZ.1.7/2.2./28.5 Modernizace didaktických metod a inovace. Elektrický náboj - základní vlastnost některých elementárních částic
Stirlinguv motor beta
Vypracoval :Tomáš Turek Ročník: II ; 2006-2007 Stirlinguv motor beta Co to je stirlinguv motor: Jedná se o druh tepelného motoru s vnejším spalováním, který využívá stirlinguv oběh. Stirlinguv oběh je
5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6.
OBSAH Předmluva 9 I. ZÁKLADY TERMODYNAMIKY 10 1. Základní pojmy 10 1.1 Termodynamická soustava 10 1.2 Energie, teplo, práce 10 1.3 Stavy látek 11 1.4 Veličiny popisující stavy látek 12 1.5 Úlohy technické
Termodynamika. T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]= t [ 0 C] termodynamická teplota: Stavy hmoty. jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické
Termodynamika termodynamická teplota: Stavy hmoty jednotka: 1 K (kelvin) = 1/273,16 část termodynamické teploty trojného bodu vody (273,16 K = 0,01 o C). 0 o C = 273,15 K T [K ]=t [ 0 C] 273,15 T [ K ]=
Termomechanika 5. přednáška Michal Hoznedl
Termomechanika 5. přednáška Michal Hoznedl Upozornění: Tato prezentace slouží výhradně pro výukové účely Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Byla sestavena autory s využitím citovaných zdrojů
VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 12
UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 2 Termodynamika reálných plynů část 2 Hana Charvátová, Dagmar Janáčová Zlín 203 Tento studijní
IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice
IDEÁLNÍ PLYN Stavová rovnice Ideální plyn ) rozměry molekul jsou zanedbatelné vzhledem k jejich vzdálenostem 2) molekuly plynu na sebe působí jen při vzájemných srážkách 3) všechny srážky jsou dokonale
i β i α ERP struktury s asynchronními motory
1. Regulace otáček asynchronního motoru - vektorové řízení Oproti skalárnímu řízení zabezpečuje vektorové řízení vysokou přesnost a dynamiku veličin v ustálených i přechodných stavech. Jeho princip vychází
Elektroenergetika 1. Termodynamika a termodynamické oběhy
Termodynamika a termodynamické oběhy Termodynamika Popisuje procesy, které zahrnují změny teploty, přeměny energie a vzájemný vztah mezi tepelnou energií a mechanickou prací Opakování fyziky Termodynamický
Laboratorní úloha č. 2 Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon. Max Šauer
Laboratorní úloha č. Vzájemná induktivní vazba dvou kruhových vzduchových cívek - Faradayův indukční zákon Max Šauer 14. prosince 003 Obsah 1 Popis úlohy Úkol měření 3 Postup měření 4 Teoretický rozbor
Pístové spalovací motory-pevné části
Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: Silniční vozidla třetí NĚMEC V. 28.8.2013 Definice spalovacího motoru Název zpracovaného celku: Pístové spalovací motory-pevné části Spalovací motory jsou tepelné stroje,
Cvičení z termomechaniky Cvičení 2. Stanovte objem nádoby, ve které je uzavřený dusík o hmotnosti 20 [kg], teplotě 15 [ C] a tlaku 10 [MPa].
Příklad 1 Stanovte objem nádoby, ve které je uzavřený dusík o hmotnosti 20 [kg], teplotě 15 [ C] a tlaku 10 [MPa]. m 20[kg], t 15 [ C] 288.15 [K], p 10 [MPa] 10.10 6 [Pa], R 8314 [J. kmol 1. K 1 ] 8,314
SPALOVACÍ MOTORY. - vznětové = samovznícením. - dvoudobé. - kapalinou. - dvouřadé s válci do V - vodorovné - ležaté. - vstřikové
SPALOVACÍ MOTORY Druhy spalovacích motorů rozdělení podle způsobu zapalování podle počtu dob oběhu podle chlazení - zážehové = zvláštním zdrojem (svíčkou) - vznětové = samovznícením - čtyřdobé - dvoudobé
TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno 2013
Vysoké učení technické v Brně Fakulta strojního inženýrství, Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno
Mol. fyz. a termodynamika
Molekulová fyzika pracuje na základě kinetické teorie látek a statistiky Termodynamika zkoumání tepelných jevů a strojů nezajímají nás jednotlivé částice Molekulová fyzika základem jsou: Látka kteréhokoli
Tep e e p l e né n é str st o r j o e e z po p h o l h ed e u d u zákl zá ad a n d í n h í o h o kur ku su r su fyzi f ky 3. 3 Poznámky k přednášce
Tepelné stroje z pohledu základního kursu fyziky. Poznámky k přednášce osnova. Idealizované tepelné cykly strojů s vnitřním spalováním, Ottův cyklus, Dieselův cyklus, Atkinsonův cyklus,. Způsob výměny
Obvodové prvky a jejich
Obvodové prvky a jejich parametry Ing. Martin Černík, Ph.D. Projekt ESF CZ.1.07/2.2.00/28.0050 Modernizace didaktických metod a inovace. Elektrický obvod Uspořádaný systém elektrických prvků a vodičů sloužící
1 Rozdělení mechaniky a její náplň
1 Rozdělení mechaniky a její náplň Mechanika je nauka o rovnováze a pohybu hmotných útvarů pohybujících se rychlostí podstatně menší, než je rychlost světla (v c). Vlastnosti skutečných hmotných útvarů
FYZIKA I cvičení, FMT 2. POHYB LÁTKY
FYZIKA I cvičení, FMT 2.1 Kinematika hmotných částic 2. POHYB LÁTKY 2.1.1 2.1.2 2.1.3 2.1.4 2.1.5 2.1.6 Těleso při volném pádu urazí v poslední sekundě dvě třetiny své dráhy. Určete celkovou dráhu volného
FYZIKA II. Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy
FYZIKA II Petr Praus 9. Přednáška Elektromagnetická indukce (pokračování) Elektromagnetické kmity a střídavé proudy Osnova přednášky Energie magnetického pole v cívce Vzájemná indukčnost Kvazistacionární
Cvičení z termomechaniky Cvičení 7.
Příklad 1 Vypočítejte účinnost a výkon Humpreyoho spalovacího cyklu bez regenerace, když látkou porovnávacího oběhu je vzduch. Cyklus nakreslete v p-v a T-s diagramu. Dáno: T 1 = 300 [K]; τ = T 1 = 4;
3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky
3. ZÁKLADY DYNAMIKY Dynamika zkoumá příčinné souvislosti pohybu a je tedy zdůvodněním zákonů kinematiky. K pojmům používaným v kinematice zavádí pojem hmoty a síly. Statický výpočet Dynamický výpočet -
Domácí práce č.1. Jak dlouho vydrží palivo motocyklu Jawa 50 Pionýr, pojme-li jeho nádrž 3,5 litru paliva o hustote 750kg m 3 a
Domácí práce č.1 Jak dlouho vydrží palivo motocyklu Jawa 50 Pionýr, pojme-li jeho nádrž 3,5 litru paliva o hustote 750kg m 3 a motor beží pri 5000ot min 1 s výkonem 1.5kW. Motor má vrtání 38 mm a zdvih
Fyzikální chemie. Magda Škvorová KFCH CN463 magda.skvorova@ujep.cz, tel. 3302. 14. února 2013
Fyzikální chemie Magda Škvorová KFCH CN463 magda.skvorova@ujep.cz, tel. 3302 14. února 2013 Co je fyzikální chemie? Co je fyzikální chemie? makroskopický přístup: (klasická) termodynamika nerovnovážná
Ekonomické a ekologické efekty kogenerace
Ekonomické a ekologické efekty kogenerace Kogenerace (KVET) společná výroba elektřiny a dodávka tepla -zvyšuje využití paliva. Velká KVET teplárenství. Malá KVET - parní, plynová, paroplynová, palivové
Univerzita obrany. Měření na výměníku tepla K-216. Laboratorní cvičení z předmětu TERMOMECHANIKA. Protokol obsahuje 13 listů. Vypracoval: Vít Havránek
Univerzita obrany K-216 Laboratorní cvičení z předmětu TERMOMECHANIKA Měření na výměníku tepla Protokol obsahuje 13 listů Vypracoval: Vít Havránek Studijní skupina: 21-3LRT-C Datum zpracování: 7.5.2011
Tematické okruhy z předmětu Vytápění a vzduchotechnika obor Technická zařízení budov
Tematické okruhy z předmětu Vytápění a vzduchotechnika obor Technická zařízení budov 1. Klimatické poměry a prvky (přehled prvků a jejich význam z hlediska návrhu a provozu otopných systémů) a. Tepelná
12. Termomechanika par, Clausiova-Clapeyronova rovnice, parní tabulky, základni termodynamické děje v oblasti par
1/18 12. Termomechanika par, Clausiova-Clapeyronova rovnice, parní tabulky, základni termodynamické děje v oblasti par Příklad: 12.1, 12.2, 12.3, 12.4, 12.5, 12.6, 12.7, 12.8, 12.9, 12.10, 12.11, 12.12,
Elektroenergetika 1. Termodynamika
Elektroenergetika 1 Termodynamika Termodynamika Popisuje procesy, které zahrnují změny teploty, přeměny energie a vzájemný vztah mezi tepelnou energií a mechanickou prací Opakování fyziky Termodynamický
1/6. 2. Stavová rovnice, plynová konstanta, Avogadrův zákon, kilomol plynu
1/6 2. Stavová rovnice, plynová konstanta, Avogadrův zákon, kilomol plynu Příklad: 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12, 2.13, 2.14, 2.15, 2.16, 2.17, 2.18, 2.19, 2.20, 2.21, 2.22,
du dq dw je totální diferenciál vnitřní energie a respektive práce. Pokud systém může konat pouze objemovou práci platí OCHV
Úloha č.2: Stanovení učinnosti hořáku, Carnotovy termodynamické účinnosti, reálné vnitřní účinnosti a mechanické účinnosti a z nich vypočtená celková účinnost přeměny tepla na mechanickou energii ve Stirlingově
Kogenerační jednotka se spalovací turbínou o výkonu 2500 kw. Stanislav Veselý, Alexander Tóth
KOTLE A ENERGETICKÁ ZAŘÍZENÍ 2011 BRNO 14.3. až 26.3. 2011 Kogenerační jednotka se spalovací turbínou o výkonu 2500 kw Stanislav Veselý, Alexander Tóth EKOL, spol. s r.o., Brno Kogenerační jednotka se
PLYNNÉ LÁTKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník
PLYNNÉ LÁTKY Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník Ideální plyn Po molekulách ideálního plynu požadujeme: 1.Rozměry molekul ideálního plynu jsou ve srovnání se střední vzdáleností molekul
Termodynamika 2. UJOP Hostivař 2014
Termodynamika 2 UJOP Hostivař 2014 Skupenské teplo tání/tuhnutí je (celkové) teplo, které přijme pevná látka při přechodu na kapalinu během tání nebo naopak Značka Veličina Lt J Nedochází při něm ke změně
Příloha č. 1. amplitudová charakteristika filtru fázová charakteristika filtru / frekvence / Hz. 1. Určení proudové hustoty
Příloha č. 1 Při hodnocení expozice nízkofrekvenčnímu elektromagnetickému poli (0 Hz 10 MHz) je určující veličinou modifikovaná proudová hustota J mod indukovaná v tělesné tkáni. Jak je uvedeno v nařízení
TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy
1 FSI VUT v Brně, Energetický ústav Odbor termomechaniky a techniky prostředí prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. TERMOMECHANIKA 1. Základní pojmy OSNOVA 1. KAPITOLY Termodynamická soustava Energie, teplo,
Proměnlivý kompresní poměr pístových spalovacích motorů
Proměnlivý kompresní poměr pístových spalovacích motorů Josef Ďuriš Pavel Němeček Technické inovace motorových vozidel - Přednáška 06 1 Kompresní poměr H.Ú. D.Ú. V k V z ε horní úvrať pístu dolní úvrať
PROCESY V TECHNICE BUDOV 8
UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY PROCESY V TECHNICE BUDOV 8 Dagmar Janáčová, Hana Charvátová Zlín 2013 Tento studijní materiál vznikl za finanční podpory Evropského sociálního
Termodynamika 1. UJOP Hostivař 2014
Termodynamika 1 UJOP Hostivař 2014 Termodynamika Zabývá se tepelnými ději obecně. Existují 3 termodynamické zákony: 1. Celkové množství energie (všech druhů) izolované soustavy zůstává zachováno. 2. Teplo
Okruhy k maturitní zkoušce z fyziky
Okruhy k maturitní zkoušce z fyziky 1. Fyzikální obraz světa - metody zkoumaní fyzikální reality, pojem vztažné soustavy ve fyzice, soustava jednotek SI, skalární a vektorové fyzikální veličiny, fyzikální
Funkční vzorek průmyslového motoru pro provoz na rostlinný olej
Funkční vzorek průmyslového motoru pro provoz na rostlinný olej V laboratořích Katedry vozidel a motorů Technické univerzity v Liberci byl vyvinut motor pro pohon kogenerační jednotky spalující rostlinný
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING
Cvičení z termomechaniky Cvičení 3.
Příklad 1 1kg plynu při izobarickém ohřevu o 710 [ C] z teploty 40[ C] vykonal práci 184,5 [kj.kg -1 ]. Vypočítejte molovou hmotnost plynu, množství přivedeného tepla a změnu vnitřní energie ΔT = 710 [K]
Cvičení z termomechaniky Cvičení 7 Seminář z termomechaniky
Příklad 1 Plynová turbína pracuje dle Ericsson-Braytonova oběhu. Kompresor nasává 0,05 [kg.s- 1 ] vzduchu (individuální plynová konstanta 287,04 [J.kg -1 K -1 ]; Poissonova konstanta 1,4 o tlaku 0,12 [MPa]
POHONNÉ JEDNOTKY. Energie SPALOVACÍ MOTOR. Chemická ELEKTROMOTOR. Elektrická. Mechanická energie HYDROMOTOR. Tlaková. Ztráty
Energie Chemická Elektrická Tlaková POHONNÉ JEDNOTKY SPALOVACÍ MOTOR ELEKTROMOTOR HYDROMOTOR Mechanická energie Ztráty POHONNÉ JEDNOTKY - TRANSFORMÁTOR ENERGIE 20013/2014 Pohonné jednotky I. SCHOLZ 1 SPALOVACÍ
ODBORNÉ VZDĚLÁVÁNÍ ÚŘEDNÍKŮ PRO VÝKON STÁTNÍ SPRÁVY OCHRANY OVZDUŠÍ V ČESKÉ REPUBLICE. Spalování paliv Spalovací turbíny Ing. Jan Andreovský Ph.D.
ODBORNÉ VZDĚLÁVÁNÍ ÚŘEDNÍKŮ PRO VÝKON STÁTNÍ SPRÁVY OCHRANY OVZDUŠÍ V ČESKÉ REPUBLICE Spalování paliv Spalovací turbíny Ing. Jan Andreovský Ph.D. Spalovací turbíny Základní informace Historie a vývoj Spalovací
Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky
Předmět: Náplň: Třída: Počet hodin: Pomůcky: Fyzika (FYZ) Molekulová fyzika, termika 2. ročník, sexta 2 hodiny týdně Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky
7.5.2015. Bionafta. Bionafta. Bioetanol. Bioetanol. Bioetanol. Bioetanol
Bionafta Bionafta z řepkového semene se lisuje olej působením katalyzátoru a vysoké teploty se mění na metylester řepkového oleje = bionafta první generace mísí se s některými lehkými ropnými produkty,
KLASICKÁ MECHANIKA. Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny.
MECHANIKA 1 KLASICKÁ MECHANIKA Předmětem mechaniky matematický popis mechanického pohybu v prostoru a v čase a jeho příčiny. Klasická mechanika rychlosti těles jsou mnohem menší než rychlost světla ve
TEPLO A TEPELNÉ STROJE
TEPLO A TEPELNÉ STROJE STROJE A ZAŘÍZENÍ ČÁSTI A MECHANISMY STROJŮ ENERGIE,, PRÁCE A TEPLO Energie - z řeckého energia: aktivita, činnost. Ve strojírenské praxi se projevuje jako dominantní energie mechanická.
Termodynamické zákony
ermoynamické zákony. termoynamický zákon (zákon zachování energie) (W je práce vykonaná na systém) teplo Q oané systému plus vynaložená práce W zvyšují vnitřní energii systému U (W je práce vykonaná systémem)
Tepelná technika. Teorie tepelného zpracování Doc. Ing. Karel Daďourek, CSc Technická univerzita v Liberci 2007
Tepelná technika Teorie tepelného zpracování Doc. Ing. Karel Daďourek, CSc Technická univerzita v Liberci 2007 Tepelné konstanty technických látek Základní vztahy Pro proces sdílení tepla platí základní
Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn
Termodynamika materiálů Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn Důležité konstanty Standartní podmínky Avogadrovo číslo N A = 6,023.10
JEDNOTKY. E. Thöndel, Ing. Katedra mechaniky a materiálů, FEL ČVUT v Praze. Abstrakt
SIMULAČNÍ MODEL KLIKOVÉ HŘÍDELE KOGENERAČNÍ JEDNOTKY E. Thöndel, Ing. Katedra mechaniky a materiálů, FEL ČVUT v Praze Abstrakt Crankshaft is a part of commonly produced heat engines. It is used for converting
Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček
Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček Upozornění: Tato prezentace slouží výhradně pro výukové účely Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Byla sestavena autorem s využitím
3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj
3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj a) tepelný děj přechod plynu ze stavu 1 do stavu tepelnou výměnou nebo konáním práce dále uvaž., že hmotnost plynu m = konst. a navíc
NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník
NESTACIONÁRNÍ MAGNETICKÉ POLE Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Elektřina a magnetismus - 3. ročník Nestacionární magnetické pole Vektor magnetické indukce v čase mění směr nebo velikost. a. nepohybující
Poznámky k cvičením z termomechaniky Cvičení 3.
Vnitřní energie U Vnitřní energie U je stavová veličina U = U (p, V, T), ale závisí pouze na teplotě (experiment Gay-Lussac / Joule) U = f(t) Pro měrnou vnitřní energii (tedy pro vnitřní energii jednoho
Úloha č. 3: Přeměna práce Stirlingova motoru na elektrickou energii
Úloha č. 3: Přeměna práce Stirlingova motoru na elektrickou energii Úvod Tato laboratorní práce je nadstavbou k laboratorním úlohám Stanovení učinnosti hořáku, Carnotovy termodynamické účinnosti, reálné
Základy elektrotechniky
Základy elektrotechniky Přednáška Stejnosměrné stroje 1 Konstrukční uspořádání stejnosměrného stroje 1 - hlavní póly 5 - vinutí rotoru 2 - magnetický obvod statoru 6 - drážky rotoru 3 - pomocné póly 7
4. V jednom krychlovém metru (1 m 3 ) plynu je 2, molekul. Ve dvou krychlových milimetrech (2 mm 3 ) plynu je molekul
Fyzika 20 Otázky za 2 body. Celsiova teplota t a termodynamická teplota T spolu souvisejí známým vztahem. Vyberte dvojici, která tento vztah vyjadřuje (zaokrouhleno na celá čísla) a) T = 253 K ; t = 20
Řešení: Nejdříve musíme určit sílu, kterou působí kladka proti směru pohybu padajícího vědra a napíná tak lano. Moment síly otáčení kladky je:
Přijímací zkouška na navazující magisterské studium - 16 Studijní program Fyzika - všechny obory kromě Učitelství fyziky-matematiky pro střední školy, Varianta A Příklad 1 (5 bodů) Jak dlouho bude padat
Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/02.0012 GG OP VK
Fyzikální vzdělávání 1. ročník Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník 1 2 Termika 2.1Teplota, teplotní roztažnost látek 2.2 Teplo a práce, přeměny vnitřní energie tělesa 2.3 Tepelné motory 2.4 Struktura pevných
Elektromagnetismus 163
Elektromagnetismus 163 I I H= 2πr Magnetické pole v blízkosti vodi e s proudem x r H Relativní permeabilita Materiály paramagnetické feromagnetické (nap. elezo, nikl, kobalt) diamagnetické Ve vzduchu je
STIRLINGŮV MOTOR. Martin Dolejš, Lukáš Rožníček, Pavel Skořepa, Libor Tomíček
Středoškolská technika 2009 Setkání a prezentace prací středoškolských studentů na ČVUT STIRLINGŮV MOTOR Martin Dolejš, Lukáš Rožníček, Pavel Skořepa, Libor Tomíček VYŠŠÍ ODBORNÁ ŠKOLA A STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING
l, l 2, l 3, l 4, ω 21 = konst. Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj. analyticky
Kinematické řešení čtyřkloubového mechanismu Dáno: Cíl: l, l, l 3, l, ω 1 konst Proved te kinematické řešení zadaného čtyřkloubového mechanismu, tj analyticky určete úhlovou rychlost ω 1 a úhlové zrychlení
pro bioplynové stanice
Progresivní možnosti zvyšov ování účinnosti mikroturbín n jako kogeneračních jednotek pro bioplynové stanice MŽP VaV SPII2f1/27/07 Minimalizace emisní zátěže kogenerační jednotky výzkumem nových technologických
Příklady: 31. Elektromagnetická indukce
16. prosince 2008 FI FSI VUT v Brn 1 Příklady: 31. Elektromagnetická indukce 1. Tuhý drát ohnutý do půlkružnice o poloměru a se rovnoměrně otáčí s úhlovou frekvencí ω v homogenním magnetickém poli o indukci
Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM
Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM 1. Jak závisí hodnota izobarického součinitele objemové roztažnosti ideálního plynu na teplotě a jak na tlaku? Odvoďte. 2. Jak závisí hodnota izochorického součinitele
Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:
Molekulová fyzika zkoumá vlastnosti látek na základě jejich vnitřní struktury, pohybu a vzájemného působení částic, ze kterých se látky skládají. Termodynamika se zabývá zákony přeměny různých forem energie
2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi
1. ZÁKLADNÍ POJMY 1.1 Systém a okolí 1.2 Vlastnosti systému 1.3 Vybrané základní veličiny 1.3.1 Množství 1.3.2 Délka 1.3.2 Délka 1.4 Vybrané odvozené veličiny 1.4.1 Objem 1.4.2 Hustota 1.4.3 Tlak 1.4.4
Elektromechanický oscilátor
- 1 - Elektromechanický oscilátor Ing. Ladislav Kopecký, 2002 V tomto článku si ukážeme jeden ze způsobů, jak využít silové účinky cívky s feromagnetickým jádrem v rezonanci. I člověk, který neoplývá technickou
Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83
Vypočítejte moment síly P = 4500 N k osám x, y, z, je-li a = 0,25 m, b = 0, 03 m, R = 0,06 m, β = 60. Nositelka síly P svírá s tečnou ke kružnici o poloměru R úhel α = 20.. α β P y Uvolnění: # y β! x Rovnice
10. Energie a její transformace
10. Energie a její transformace Energie je nejdůležitější vlastností hmoty a záření. Je obsažena v každém kousku hmoty i ve světelném paprsku. Je ve vesmíru a všude kolem nás. S energií se setkáváme na
ELT1 - Přednáška č. 6
ELT1 - Přednáška č. 6 Elektrotechnická terminologie a odborné výrazy, měřicí jednotky a činitelé, které je ovlivňují. Rozdíl potenciálů, elektromotorická síla, napětí, el. napětí, proud, odpor, vodivost,
3 Mechanická energie 5 3.1 Kinetická energie... 6 3.3 Potenciální energie... 6. 3.4 Zákon zachování mechanické energie... 9
Obsah 1 Mechanická práce 1 2 Výkon, příkon, účinnost 2 3 Mechanická energie 5 3.1 Kinetická energie......................... 6 3.2 Potenciální energie........................ 6 3.3 Potenciální energie........................
Otázky pro Státní závěrečné zkoušky
Obor: Název SZZ: Strojírenství Mechanika Vypracoval: Doc. Ing. Petr Hrubý, CSc. Doc. Ing. Jiří Míka, CSc. Podpis: Schválil: Doc. Ing. Štefan Husár, PhD. Podpis: Datum vydání 8. září 2014 Platnost od: AR
Termomechanika 3. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav HOLEČEK
ermomechanika 3. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav HOLEČEK Upozornění: ato prezentace slouží výhradně pro výukové účely Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Byla sestavena autorem s využitím
Termomechanika 6. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček
Termomechanika 6. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček Upozornění: Tato prezentace slouží výhradně pro výukové účely Fakulty strojní Západočeské univerzity v Plzni. Byla sestavena autorem s využitím
Skalární a vektorový popis silového pole
Skalární a vektorový popis silového pole Elektrické pole Elektrický náboj Q [Q] = C Vlastnost materiálových objektů Interakce (vzájemné silové působení) Interakci (vzájemné silové působení) mezi dvěma
VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 11
UNIVERZITA TOMÁŠE BATI VE ZLÍNĚ FAKULTA APLIKOVANÉ INFORMATIKY VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŽENÝRSTVÍ cvičení 11 Termodynamika reálných plynů část 1 Hana Charvátová, Dagmar Janáčová Zlín 2013 Tento studijní
zapaluje směs přeskočením jiskry mezi elektrodami motoru (93 C), chladí se válce a hlavy válců Druhy:
zapis_spalovaci_motory_208/2012 STR Gd 1 z 5 29.1.4. Zapalování Zajišťuje zapálení směsi ve válci ve správném okamžiku (s určitým ) #1 Zapalování magneto Bateriové cívkové zapalování a) #2 generátorem
TEPELNÉ ČERPADLO THERMA V VZDUCH / VODA
TEPELNÉ ČERPADLO THERMA V VZDUCH / VODA Řešení pro nový dům i rekonstrukci Výrobky řady THERMA V byly navrženy s ohledem na potřeby při rekonstrukcích (zrušení nebo výměna kotle) i výstavbách nových domů.
ELEKTRICKÉ STROJE ÚVOD
ELEKTRICKÉ STROJE ÚVOD URČENO PRO STUDENTY BAKALÁŘSKÝCH STUDIJNÍCH PROGRAMŮ NA FBI OBSAH: 1. Úvod teoretický rozbor dějů 2. Elektrické stroje točivé (EST) 3. Provedení a označování elektrických strojů
Tuhost mechanických částí. Předepnuté a nepředepnuté spojení. Celková tuhosti kinematické vazby motor-šroub-suport.
Tuhost mechanických částí. Předepnuté a nepředepnuté spojení. Celková tuhosti kinematické vazby motor-šroub-suport. R. Mendřický, M. Lachman Elektrické pohony a servomechanismy 31.10.2014 Obsah prezentace
Výpočtové nadstavby pro CAD
Výpočtové nadstavby pro CAD 4. přednáška eplotní úlohy v MKP Michal Vaverka, Martin Vrbka Přenos tepla Př: Uvažujme pro jednoduchost spalovací motor chlazený vzduchem. Spalováním vzniká teplo, které se
Zapnutí a vypnutí proudu spínačem S.
ELEKTROMAGNETICKÁ INDUKCE Dva Faradayovy pokusy odpovídají na otázku zda může vzniknout elektrický proud vlivem magnetického pole Pohyb tyčového magnetu k (od) vodivé smyčce s měřidlem, nebo smyčkou k
c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky
Harmonický kmitavý pohyb a) vysvětlení harmonického kmitavého pohybu b) zápis vztahu pro okamžitou výchylku c) vysvětlení jednotlivých veličin ve vztahu pro okamžitou výchylku, jejich jednotky d) perioda
Práce tepelného stroje
Fyzikální praktikum FJFI ČVUT v Praze Úloha č. 12 : Práce tepelného stroje Jméno: Ondřej Ticháček Pracovní skupina: 6 Kruh: ZS 6 Datum měření: 23.11.2012 Klasifikace: Část I Práce tepelného stroje 1 Zadání