TERMOMECHANIKA 12. Cykly tepelných motorů

Podobné dokumenty
SPALOVACÍ MOTORY. Doc. Ing. Jiří Míka, CSc.

Základy elektrických pohonů, oteplování,ochlazování motorů

ZDROJE TEPLA - KOTELNY

TERMOMECHANIKA 4. První zákon termodynamiky

Základy teorie vozidel a vozidlových motorů

TECHNICKÁ EKOLOGIE. Stanovení účinnosti horkovodního roštového kotle

Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM

Teplovzdušné motory motory budoucnosti

V následující tabulce jsou uvedeny jednotky pro objemový a hmotnostní průtok.

Zpracování teorie 2010/ /12

3 - Hmotnostní bilance filtrace a výpočet konstant filtrační rovnice

Třetí Dušan Hložanka Název zpracovaného celku: Řetězové převody. Řetězové převody

Identifikátor materiálu: ICT 2 51

HYDROPNEUMATICKÝ VAKOVÝ AKUMULÁTOR

( ) ( ) Tepelný oběh s plynovou turbínou. Zjednodušující předpoklady: ideální (vratné) termodynamické změny. Tepelná účinnost oběhu: ( ) T T.

4 Ztráty tlaku v trubce s výplní

Termodynamika pro +EE1 a PEE

6. Vliv způsobu provozu uzlu transformátoru na zemní poruchy

12. Termomechanika par, Clausius-Clapeyronova rovnice, parní tabulky, základni termodynamické děje v oblasti par

Plynové turbíny. Nevýhody plynových turbín: - menší mezní výkony ve srovnání s parní turbínou - vyšší nároky na palivo - kvalitnější materiály

Vnitřní odpínače H 27. trojpólové provedení jmenovité napětí 12 a 25 kv jmenovitý proud 630 A

p V = n R T Při stlačování vkládáme do systému práci a tím se podle 1. věty termodynamické zvyšuje vnitřní energie systému U = q + w

Termodynamika ideálního plynu

a) Jaká je hodnota polytropického exponentu? ( 1,5257 )

Program: Analýza kinematiky a dynamiky klikového mechanismu čtyřdobého spalovacího motoru

Termomechanika 5. přednáška Michal Hoznedl

Jaroslav Hlava. TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI Fakulta mechatroniky, informatiky a mezioborových studií

TECHNICKÝ KATALOG GRUNDFOS. Série 100. Oběhová a cirkulační čerpadla 50 Hz 2.1


Projekt realizovaný na SPŠ Nové Město nad Metují. s finanční podporou v Operačním programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost Královéhradeckého kraje

3. Dynamika. Obecné odvození: a ~ F a ~ m. Zrychlení je přímo úměrné F a nepřímo úměrné m Výpočet síly a stanovení jednotky newton. F = m.

Cvičení z termomechaniky Cvičení 5.

Metody termické analýzy. 3. Termické metody všeobecně. Uspořádání experimentů.

Termomechanika 5. přednáška




. 7 ÍPRAVA TEPLÉ UŽITKOVÉ VODY (TV) 1 TV

ných ehřátých kapalin zásobníky zkapalněných plynů havarijní scénáře a jejich rozbor

iglidur "Clips" pouzdra iglidur


Příklady k opakování TERMOMECHANIKY


Mikroklima v kabinách dopravních letadel a systémy pro jeho úpravu

Přeplňovanéspalovacímotory

TECHNICKÉ PODKLADY pro projektanty

IDENTIFIKACE REGULOVANÉ SOUSTAVY APLIKACE PRO PARNÍ KOTEL




Analýza parametrů měřených křivek akomodace a vergence oka v programu MATLAB

Vytápění BT01 TZB II cvičení

Výroba páry - kotelna, teplárna, elektrárna Rozvod páry do místa spotřeby páry Využívání páry v místě spotřeby Vracení kondenzátu do místa výroby páry

TEKUTINOVÉ POHONY. Pneumatické (medium vzduch) Hydraulické (medium kapaliny s příměsí)

Spalovací motor. Zpracoval: Pavel BRABEC. Pracoviště: KVM

1.2.2 Síly II. Předpoklady: 1201

Kruhový děj s plynem

Cvičení z termomechaniky Cvičení 7.

Pozice Počet Popis 1 UP BA PM. Výrobní č.:

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

ONLY FOR FLIGHT SIMULATION USAGE NOT FOR REAL WORLD FLYING

ZÁKLADNÍ ŠKOLA KOLÍN II., KMOCHOVA 943 škola s rozšířenou výukou matematiky a přírodovědných předmětů


Příloha č. 1. ks 4 Oceloplechové velkoobjemové kontejnery se sklopnými bočnicemi, objem 12m 3, 3335x1820x2000 mm

elektrické filtry Jiří Petržela základní pojmy

Návod k obsluze a instalaci kotle

VUT, FAST, Brno ústav Technických zařízení budov

i=1..k p x 2 p 2 s = y 2 p x 1 p 1 s = y 1 p 2

EXPERIMENTÁLNÍ METODY I 5. Měření vlhkosti vzduchu

KRUHOVÝ DĚJ S IDEÁLNÍM PLYNEM. Studijní text pro řešitele FO a ostatní zájemce o fyziku. Přemysl Šedivý. 1 Základní pojmy 2


ENERGETIKA A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ

PŘÍSPĚVEK K TORKRETACI ZTEKUCENÝCH ŽÁROBETONŮ




Jednotný programový dokument pro cíl 3 regionu (NUTS2) hl. m. Praha (JPD3)


VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ Fakulta strojního inženýrství Energetický ústav

Vytápěcí jednotky Comfort Vytápěcí a chladicí jednotky Polaris. Vytápění / Chlazení



TURBOPROP AIRCRAFT ENGINE MODELING AND SIMULATION

TEPELNÉ MOTORY (první část)

Provoz Hradec Králové / 2016

D 2 KONSTUKCE PÍSTU HLAVNÍ ROZMĚRY PÍSTŮ

Cvičení z termomechaniky Cvičení 5.

CENÍK. Provoz Studénka / 2016 TRANSPORTBETON A ZNAČKOVÉ PRODUKTY. transportbeton.cz

S P E C I F I K A C E

CENÍK. Provoz Příbram / 2016 TRANSPORTBETON A ZNAČKOVÉ PRODUKTY. transportbeton.cz

Provoz Planá u Mariánských Lázní / 2016

TERMODYNAMIKA 1. AXIOMATICKÁ VÝSTAVBA KLASICKÉ TD Základní pojmy

TERMODYNAMIKA 1. AXIOMATICKÁ VÝSTAVBA KLASICKÉ TD Základní pojmy

Výfukové svody 4 do 1 pro Kawasaki GPZ 600R

KATEDRA VOZIDEL A MOTOR. Rozd lení PSM #1/14. Karel Páv

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Práce a výkon TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

ZÁVĚREČNÁ ZPRÁVA. o odborném zjišťování příčin incidentu. letounu Z-43, OK-WOK. na dálnici D1. dne 25. června 2003

KRITÉRIA ROVNOVÁHY (4.3) (4.4) = konst.

Direct ing na míru ing podle kategorií Traffic pro váš web Databáze firem SMS kampaně Propagace přes slevový portál Facebook marketing

Přednosti: Účinnost 107% Automatická kontrola spalování. Nerezový výměník a hořák. NOx5. Nejmenší rozměry kotle. Ekvitermní regulace

Transkript:

FSI U v Brně, Energetický útav Odbor termomechaniky a techniky rotředí rof. Ing. Milan Pavelek, Sc. ERMOMEHANIKA. ykly teelných motorů OSNOA. KAPIOLY Přehled cyklů teelných motorů ykly alovacích motorů ykly lynových turbín ykly reakčních teelných motorů ykly arotrojních zařízení

PŘEHLED YKLŮ EPELNÝH MOORŮ arnotův cyklu není možné ukutečnit v reálném zařízení, a roto ro základní filoofii tavby motorů a ro rozbory účinnoti byly zavedeny teoretické cykly. Účinnot teoretických cyklů je vždy menší než u arnotova cyklu a vždy větší než u kutečných motorů. Lokomotiva 8 Začátky hitorie teelných motorů Zdroj: Univerum EOREIKÉ YKLY EPELNÝH MOORŮ DĚLÍME NA: ykly ideálními lyny ykly alovacích motorů ykly lynových turbín ykly reakčních teelných motorů Parní cykly ykly arotrojních zařízení ykly arních trojů (dříve)

YKLY SPALOAÍH MOORŮ - Zjednodušení zavedená u teoretických cyklů ideálními lyny Množtví a ložení lynu v outavě e nemění yklu robíhá ideálními lyny, fyzikální vlatnoti (c, c v, κ aj. ) jou nezávilé na telotě Hoření nahrazujeme řívodem tela z okolí ýfuk nahrazujeme odvodem tela do okolí Jednotlivé děje nahrazujeme vratnými termodynamickými ději, komree a exanze bývají adiabatické SPALOAÍ MOORY DĚLÍME NA -DOBÉ, -DOBÉ A DÁLE NA: Zážehové - benzínové, karburátorové, naávající mě vzduchu a benzínu, e víčkou, nahrazované Ottovým cyklem znětové - naftové, bez karburátorů, naávající vzduch, trykou ro vtřik aliva, nahrazované Dieelovým cyklem Detailnější oi umožní Sabate cyklu či obecný cyklu

YKLY SPALOAÍH MOORŮ - OŮ YKLUS -dobý motor 0------0 -dobý motor ---- Zdvihový objem Z = - Komrení objem K = Komrení oměr = / Izochorický řívod i odvod tela Q H mc Q mc A0 Q H Q mc ηt mc Q ηt - Q H Q H -dobý dq=0 0 dq=0 Q

YKLY SPALOAÍH MOORŮ - η t e vzorci ro termickou účinnot vykrátíme zlomek telotou. člen čitatele vynáobíme / κ η t a ak lze át / = /, viz: - - κ κ t 0 0 0,0 0, ε, f η t κ κ ε η t t lze zvyšovat komrením oměrem

YKLY SPALOAÍH MOORŮ - DIESELŮ YKLUS Q H -dobý Zdvihový objem Z = - Komrení objem K = Komrení oměr = / Stueň lnění = / 0 Q Izobarický řívod tela Izochorický odvod tela Q mc H Q mc P A Q H Q η - Q Q 0 t H mc ηt mc P κ 6

YKLY SPALOAÍH MOORŮ - Po úravách uvedeného výrazu zíkáme termickou účinnot ve tvaru Dieel η t κ ε κ κ η t f κ, ε, ermická účinnot rote: rotoucím komrením oměrem kleajícím tuněm lnění Při tejném komrením oměru je termická účinnot Dieelova cyklu menší než Ottova cyklu, rotože > Dieelův motor racuje většími komreními oměry než Ottův motor, jelikož ro vznícení aliva je třeba vyoká telota tlačeného vzduchu. Zdroj: Univerum 7

YKLY SPALOAÍH MOORŮ - 6 SABAE YKLUS Komrení oměr = / Q H Q H -dobý Stueň lnění = / Stueň zvýšení tlaku = / Izochorický řívod tela Izobarický řívod tela Izochorický odvod tela A 0 QH QH ηt κ- ε Q κ Ψ Q Q H mcv H mc Q mc η - t Q Ψ κψ Q H Q H 0 Q η t f κ, ε,,ψ 8

YKLY SPALOAÍH MOORŮ - 7 OBENÝ YKLUS Komrení oměr = / Q H Q H Stueň lnění = / Stueň zvýšení tlaku = / Q Exanzní oměr = / Pro termickou účinnot lze odvodit vztah 6 Q κ β ε Ψ κ- κ ε β κ ε κ Ψ Ψ - ηt - η t f κ, ε,,ψ, β 6 9

YKLY SPALOAÍH MOORŮ - 8 PORONÁNÍ EOREIKÝH YKLŮ SPALOAÍH MOORŮ PŘI SEJNÝH EXRÉMNÍH EPLOÁH S ARNOOÝM YKLEM Ottův cyklu má oroti arnotovu cyklu relativně malou termickou účinnot, jelikož e jeho růměrné teloty v oblati řívodu a odvodu tela výrazně liší od arnotova cyklu. H arnot HO O Otto HD D Dieel Dieelův cyklu ( větším než Ottův cyklu) má větší termickou účinnot než Ottův cyklu, rotože jeho růměrná telota v oblati řívodu tela e blíží arnotovu cyklu. Skutečné cykly motorů nekoírují termodynamické děje teoretických cyklů, a roto je jejich termická účinnot ještě nižší. 0

YKLY SPALOAÍH MOORŮ - 9 SKUEČNÉ YKLY SPALOAÍH MOORŮ Zážehový motor -dobý Zážehový motor -dobý A 0 Z +A 0 Z OS O O OS Z -A 0 ZS ZS Z Z zážeh ředtihem OS / O otevírá ání / výfuk ZS / Z zavírá ání / výfuk Fialové jou výfukové kanály Modré jou ací kanály

YKLY PLYNOÝH URBÍN - Plynové turbíny e oužívají ro větší výkony. Rozlišujeme: Plynové turbíny e alováním za kontantního tlaku nahrazované Braytonovým cyklem Plynové turbíny e alováním za kontantního objemu nahrazované Humhreyovým cyklem q H BRAYONŮ YKLUS M S K Č G K komreor S alovací komora turbína G generátor M tartovací motor Č alivové čeradlo Komrení oměr = v / v qh cp Stueň lnění = v / v q cp κ q c ηt... q c η f,ε ε t κ H P q v

YKLY PLYNOÝH URBÍN - HUMPHREYŮ YKLUS M a S c K b Č G K komreor S alovací komora turbína G generátor M tartovací motor Č alivové čeradlo a,b,c ventily Komrení oměr = v / v qh c Stueň zvýšení tlaku = / q cp κ / q c κ ψ t... κ- q c ε Ψ η η t H f κ,ε,ψ Se tejným komreorem lze ři izochorickém řívodu tela doáhnout vyšší telotu než u Braytonova cyklu a náledně větší ráci cyklu. q H q v

YKLY PLYNOÝH URBÍN - PORONÁNÍ YKLŮ PLYNOÝH URBÍN S ARNOOÝM YKLEM H H,B H,H H,B,H arnot Brayton Humhrey Humhreyův cyklu má ři tejném větší t než Braytonův cyklu (,H <,B ), ale vyžaduje ložitější zařízení arnotův cyklu má ři tejných extrémních telotách vždy největší termickou účinnot t

YKLY REAKČNÍH EPELNÝH MOORŮ - Reakční teelné motory e oužívají ro ohon doravních rotředků ve vzduchu a v komu. Rozlišujeme: Proudové motory bezkomreorové NÁPOROÉ (Braytonův cyklu) a bezkomreorové PULZAČNÍ (Humhreyův cyklu). hodné ro třely, vyžadují tartovací zařízení (katault, letadlo). Proudové motory URBOKOMPRESOROÉ (Braytonův cyklu). hodné ro vojenké i doravní letadla, tartují z nulové rychloti, bývají ekonomičtější než vrtulové motory ro w > 0 m. -. RAKEOÉ motory. hodné ro vemír či rotředí malým obahem O, vezou i ebou alivo i okyličovadlo.

YKLY REAKČNÍH EPELNÝH MOORŮ - PROUDOÉ MOORY BEZKOMPRESOROÉ NÁPOROÉ P w w w w I II III I II III a) Podzvukový motor b) Nadzvukový motor ε κ η t f κ,ε η t je malé, účinnot termická je až % Za II. větové války měly takové motory ředchůdci německých zbraní. Pro malou účinnot čato havarovaly, a roto nebyly naazeny P I difuzor II alovací komora III výtuní dýza P alivo q H Braytonův cyklu q v 6

YKLY REAKČNÍH EPELNÝH MOORŮ - PROUDOÉ MOORY BEZKOMPRESOROÉ PULZAČNÍ P I difuzor w w II alovací I II III komora III výtuní dýza P alivo Klaky Zúžení ηt - κ / κ ψ κ ε Ψ η t Se tejným je termická účinnot vyšší než u náorových motorů. f κ,ε,ψ q H Humhreyův cyklu q Zdroj: Wikiedia v Za II. větové války měly tyto motory německé zbraně. zhledem k loché dráze letu byly doažitelné ro leteckou obranu. 7

YKLY REAKČNÍH EPELNÝH MOORŮ - PROUDOÉ MOORY URBOKOMPRESOROÉ w w 6 I II P III I 6 I difuzor II komreor III alovací komora I turbína výtuní dýza P alivo q H Braytonův cyklu q 6 v Mají větší komrení oměr a tudíž i větší účinnot Čát exanze robíhá v turbíně (děj -), kterou ohání turbokomreor (děj -) Motor lze tartovat z klidu a je vhodný ro w > 0 m. - ah roudových motorů F [N] F m w 6 w ýkon roudových motorů P [W] P F w w 6 w m w 8

YKLY REAKČNÍH EPELNÝH MOORŮ - urbokomreorové motory mohou být dále modifikovány, viz nař.: urbovrtulové motory kde turbokomreorový motor ohání vrtuli, většinou ře řevodovku, čímž lze docílit nízkou otřebou aliva. urbodmychadlové (dvouroudové) kde turbokomreorový motor ohání dmychadlo, čímž lze doáhnout velkých výkonů, nížení hluku 7% % Zdroj: Sedláček Boeing Dreamliner 787 Roll Royce - REN, hřídele 9

YKLY REAKČNÍH EPELNÝH MOORŮ - 6 RAKEOÉ MOORY Palivo: uhé, kaalné, (lynné,) Stuně různými fázemi Při exanzi do vakua je / = 0, roto by byla třeba nekonečně dlouhá Lavalova dýza (dlouhá dýza, velké hydraulické ztráty). Délka rozšiřující e čáti Lavalovy dýzy e roto očítá z rychloti vyočtené ze vztahu w w S S q Na konci II. větové války měly raketové motory německé zbraně, řiravené ro naazení. Nebyly doažitelné leteckou obranou. Užitečný náklad Okyličovadlo Palivo Čeradla Salovací komora ryka Raketa na kaalné alivo n Zdroj Wikiedia kde q n [J/kg] je výhřevnot aliva 0

YKLY PAROSROJNÍH ZAŘÍZENÍ - Parotrojní zařízení e oužívá v teelných a jaderných elektrárnách ro ohon generátoru elektrické energie. Jedná e o velké tacionární motory ro velké výkony, u kterých je významné i neatrné zvýšení účinnoti. Pracovní látkou je H O. latní cyklu je rinciiálně nezávilý na zdroji tela, kterým může být kotel na evná, kaalná či lynná aliva, nebo jaderný reaktor. Přednáška je zaměřena na: arnotův cyklu v oblati mokré áry Rankineův-lauiův cyklu yklu arotrojního zařízení řehřevem áry yklu arotrojního zařízení řehřevem a znovuřehřevem áry

YKLY PAROSROJNÍH ZAŘÍZENÍ - ARNOŮ YKLUS OBLASI MOKRÉ PÁRY kr q H h kr H kr Nereálný cyklu a 0 q v K N Q H Q G a 0 urbína Kondenzátor N Naáječka? K Kotel G Generátor q q a N <<a H H t qh t H η q η

YKLY PAROSROJNÍH ZAŘÍZENÍ - RANKINEŮ-LAUSIŮ YKLUS (orovnávací ro arotrojní zařízení) q H kr a 0 q K N H O Q H Q v G kr a 0 q odvádí chladicí voda do chladicích věží, tam e chladí vodou nař. z řeky h Staré elektrárny Jaderné elektrárny kr a N <<a q H h h dq=dh+da t dq=dh-vd q h h a h h a N h h a h h ηt q h h H

YKLY PAROSROJNÍH ZAŘÍZENÍ - YKLUS S PŘEHŘEEM PÁRY kr 6 7 6 q H a 0 q v K K K 6 7 N Q H H O Q kr a 0 Q H Q H G 7 h kr 6 q H K Předehřívák K Kotel K Přehřívák q h h Otrá ára a h h 00-0 a h -0 MPa h ηt i více q H h h 7 h h a N <<a

YKLY PAROSROJNÍH ZAŘÍZENÍ - YKLUS S PŘEHŘEEM A ZNOUPŘEHŘEEM PÁRY kr kr q H y 6 7 6 7 x y a 0 x a 0 q h kr 6 v y 7 x a N <<a K K K 6 7 N QH Q H Q H H x O K Q Q H y G yokotlaká turbína Nízkotlaká turbína K Přehřívák znovuřehřevu Znovuřehřevy arnotizace Znovuřehřevy brání exanzi do mokré áry