Termomechanika 5. přednáška

Podobné dokumenty
Termomechanika 5. přednáška Michal Hoznedl

Termomechanika 4. přednáška

Zpracování teorie 2010/ /12

TEPLO A TEPELNÉ STROJE

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

Ideální plyn. Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, Tepelné motory

IV. KRUHOVÝ DĚJ S IDEÁLNÍM PLYNEM, TEPELNÉ MOTORY

Z ûehovè a vznïtovè motory

Termomechanika 3. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav HOLEČEK

10. Práce plynu, tepelné motory

Pístové spalovací motory-pevné části

POHONNÉ JEDNOTKY. Energie SPALOVACÍ MOTOR. Chemická ELEKTROMOTOR. Elektrická. Mechanická energie HYDROMOTOR. Tlaková. Ztráty

Procesy ve spalovacích motorech

VY_32_INOVACE_FY.15 SPALOVACÍ MOTORY II.

Cvičení z termomechaniky Cvičení 7.

4IS10F8 spalovací motory.notebook. Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Šablona: III/2. Sada: VY_32_INOVACE_4IS Pořadové číslo: 10

Otázky Termomechanika (2014)

Kontrolní otázky k 1. přednášce z TM

12. Tepelné stroj 12.1 Přeměna tepelné energie na práci Izotermické rozpínání plynu Adiabatické rozpínání plynu kruhovým dějem

SPALOVACÍ MOTORY. - vznětové = samovznícením. - dvoudobé. - kapalinou. - dvouřadé s válci do V - vodorovné - ležaté. - vstřikové

TERMOMECHANIKA PRO STUDENTY STROJNÍCH FAKULT prof. Ing. Milan Pavelek, CSc. Brno 2013

Termomechanika 8. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Termomechanika 6. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Digitální učební materiál

LOGO. Struktura a vlastnosti plynů Ideální plyn

Elektroenergetika 1. Termodynamika a termodynamické oběhy

1/5. 9. Kompresory a pneumatické motory. Příklad: 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 9.5, 9.6, 9.7, 9.8, 9.9, 9.10, 9.11, 9.12, 9.13, 9.14, 9.15, 9.16, 9.

KOMPRESORY F 1 F 2. F 3 V 1 p 1. V 2 p 2 V 3 p 3

PLYNNÉ LÁTKY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

3.5 Tepelné děje s ideálním plynem stálé hmotnosti, izotermický děj

Elektroenergetika 1. Termodynamika

Gymnázium, Soběslav, Dr. Edvarda Beneše 449/II. Pokud není uvedeno jinak, použitý materiál je z vlastních zdrojů autora

přednáška č. 6 Elektrárny B1M15ENY Tepelné oběhy: Stavové změny Typy oběhů Možnosti zvýšení účinnosti Ing. Jan Špetlík, Ph.D.

Cvičení z termomechaniky Cvičení 7 Seminář z termomechaniky

19. a 20. PÍSTOVÉ SPALOVACÍ MOTORY ZÁŽEHOVÉ A VZNĚTOVÉ 19. and 20. PETROL AND DIESEL PISTONE COMBUSTION ENGINES

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

5.4 Adiabatický děj Polytropický děj Porovnání dějů Základy tepelných cyklů První zákon termodynamiky pro cykly 42 6.

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

Elektrárny část II. Tepelné elektrárny. Ing. M. Bešta

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

Stirlinguv motor beta

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

STŘEDNÍ PRŮMYSLOVÁ ŠKOLA STROJNICKÁ A STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA PROFESORA ŠVEJCARA, PLZEŇ, KLATOVSKÁ 109. Josef Gruber MECHANIKA VI

F - Tepelné motory VARIACE

Fyzikální učebna vybavená audiovizuální technikou, interaktivní tabule, fyzikální pomůcky

Termodynamické zákony

IDEÁLNÍ PLYN. Stavová rovnice

Popis výukového materiálu

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

VÝHODY A NEVÝHODY PNEUMATICKÝCH MECHANISMŮ

ODBORNÉ VZDĚLÁVÁNÍ ÚŘEDNÍKŮ PRO VÝKON STÁTNÍ SPRÁVY OCHRANY OVZDUŠÍ V ČESKÉ REPUBLICE. Spalování paliv Spalovací turbíny Ing. Jan Andreovský Ph.D.

1/6. 2. Stavová rovnice, plynová konstanta, Avogadrův zákon, kilomol plynu

Digitální učební materiál. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Příjemce podpory Gymnázium, Jevíčko, A. K.

Bibliografická citace práce:

Obsah. KVET _Mikrokogenerace. Technologie pro KVET. Vývoj pro zlepšení parametrů KVET. Využití KVET _ Mikrokogenerace

FYZIKA I cvičení, FMT 2. POHYB LÁTKY

(mechanickou energii) působením na píst, lopatky turbíny nebo využitím reaktivní síly Používají se jako #3

STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ POJMY K ZOPAKOVÁNÍ. Testové úlohy varianta A

Poznámky k semináři z termomechaniky Grafy vody a vodní páry

IDEÁLNÍ OBĚHY SPALOVACÍCH MOTORŮ IDEAL CYCLES OF INTERNAL COMBUSTION ENGINES

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

I. PARNÍ MOTORY. 1. Parní stroj

Termomechanika 9. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

3. Výroba stlačeného vzduchu - kompresory

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT Lopatkové stroje PLYNOVÉ TURBÍNY Ing. Petr Plšek Číslo: VY_32_INOVACE_ Anotace:

Termodynamika ideálních plynů

DOPRAVNÍ A ZDVIHACÍ STROJE

zapaluje směs přeskočením jiskry mezi elektrodami motoru (93 C), chladí se válce a hlavy válců Druhy:

Fyzikální vzdělávání. 1. ročník. Učební obor: Kuchař číšník Kadeřník. Implementace ICT do výuky č. CZ.1.07/1.1.02/ GG OP VK

LOPATKOVÉ STROJE LOPATKOVÉ STROJE

Joulův-Thomsonův jev. p 1 V 1 V 2. p 2 < p 1 V 2 > V 1. volná adiabatická expanze nevratný proces (vzroste entropie)

ODBORNÉ VZDĚLÁVÁNÍ ÚŘEDNÍKŮ PRO VÝKON STÁTNÍ SPRÁVY OCHRANY OVZDUŠÍ V ČESKÉ REPUBLICE. Spalování paliv - Kotle Ing. Jan Andreovský Ph.D.

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

Teplota a její měření

Cvičení z termodynamiky a statistické fyziky

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ NETRADIČNÍ TEPELNÉ OBĚHY BAKALÁŘSKÁ PRÁCE FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ENERGETICKÝ ÚSTAV BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

Palivové soustavy vznětového motoru

Jméno: _ podpis: ročník: č. studenta. Otázky typu A (0.25 bodů za otázku, správně je pouze jedna odpověď)

3. Výroba stlačeného vzduchu - kompresory

VYBRANÉ STATĚ Z PROCESNÍHO INŢENÝRSTVÍ cvičení 12

Termomechanika 10. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

Příloha-výpočet motoru

TEPELNÉ MOTORY (první část)

VY_32_INOVACE_FY.14 SPALOVACÍ MOTORY

W = p. V. 1) a) PRÁCE PLYNU b) F = p. S W = p.s. h. Práce, kterou může vykonat plyn (W), je přímo úměrná jeho tlaku (p) a změně jeho objemu ( V).

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ NETRADIČNÍ TEPELNÉ OBĚHY BAKALÁŘSKÁ PRÁCE FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ENERGETICKÝ ÚSTAV BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

6. Jaký je výkon vařiče, který ohřeje 1 l vody o 40 C během 5 minut? Měrná tepelná kapacita vody je W)

III. STRUKTURA A VLASTNOSTI PLYNŮ

du dq dw je totální diferenciál vnitřní energie a respektive práce. Pokud systém může konat pouze objemovou práci platí OCHV

Otázky pro Státní závěrečné zkoušky

EU PENÍZE ŠKOLÁM NÁZEV PROJEKTU : MÁME RÁDI TECHNIKU REGISTRAČNÍ ČÍSLO PROJEKTU :CZ.1.07/1.4.00/

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

PŘEPLŇOVÁNÍ SPALOVACÍCH MOTORŮ CHARGING THE INTERNAL COMBUSTION ENGINE

III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pracovní list č.2 k prezentaci Zdroje tlakového vzduchu

ODBORNÉ VZDĚLÁVÁNÍ ÚŘEDNÍKŮ PRO VÝKON STÁTNÍ SPRÁVY OCHRANY OVZDUŠÍ V ČESKÉ REPUBLICE. Spalování paliv Spalovací motory Ing. Jan Andreovský Ph.D.

Úloha č. 3: Přeměna práce Stirlingova motoru na elektrickou energii

9. Struktura a vlastnosti plynů

=, V = T * konst. =, p = T * konst. Termodynamika ideálních plynů

Termodynamická analýza spalovacího motoru. Thermodynamic Analysis of the Internal Combustion Engine. VŠB Technická univerzita Ostrava Fakulta strojní

Transkript:

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 citovaných zdrojů a veřejně dostupných internetových zdrojů. Využití této prezentace nebo jejich částí pro jiné účely, stejně jako její veřejné šíření je nepřípustné.

Úloha pro konstruktéra: Navrhni tepelný stroj s co možná nejvyšší termickou účinností. 1. Stroj bude pracovat mezi dvěma danými teplotami: T h a T l 2. Stroj v jednom cyklu vykoná práci o dané velikosti A. Výsledek: jde o vratný stroj, jehož termická účinnost je Tedy A Q1 Q2 η = = = 1 Q Q 1 1 η = δ 1 1 δ T T l h T T h l Čím vyšší je teplota ohřívače vůči chladiči, tím vyšší je termická účinnost. 2

Můžeme však konstruovat vratné oběhy, ve kterých je médium v kontaku s proměnnou externí teplotou T h adiabaty T l 1 Q 1? 2 A? 4 izotermy 3 Q 2 3

Můžeme však konstruovat vratné oběhy, ve kterých je médium v kontaku s proměnnou externí teplotou izotermy T h adiabaty T h T l 1 Q 1 A 2 4 izotermy 3 Q 2 T l T η <1 T l h 4

Úvaha o fiktivním Carnotově oběhu uvnitř libovolného vratného oběhu p T 2 T T h T h T1 ηi = 1 < 1 T 2 T T l h T 1 izotermy T l adiabaty η <η Carnot 5

Lenoirův oběh Lenoirův motor 1860 6

Lenoirův oběh Dáno: ; ; izochorický souč. zvýšení tlaku 7

η = 1 ψ κ ψ 1 κ 1 1 T l T h p2 Th ψ = = δ p T 1 l κ >1 8 ( η Carnot = 1 δ 1 )

Spalovací motory 9

Dvoudobý zážehový motor (převzato z: Prof. S. Beroun, Vozidlové motory)

Čtyřdobý zážehový motor (převzato z: Prof. S. Beroun, Vozidlové motory)

Ottův (výbušný) oběh idealizace Přívod a odvod tepla se uskutečňuje ve velmi krátkém čase - beze změny pohybu pístu p 2 = 1,5 MPa, t 2 = 300 o C p 3 = 6,5 MPa, t 3 = 2 600 o C

Ottův (výbušný) oběh Dáno: ; ; : kompresní poměr : ; ; 13

Ottův (výbušný) oběh T h T l η <1 T T l h ψ >1 14

Dieselův (rovnotlaký) oběh p 2 = 4,2 MPa t 2 = 550 o C t 3 = 1 700 o C Rovnotlaký Dieselův cyklus vznětového motoru je charakterizován velmi vysokými tlaky před vstřiknutím rozprášené nafty do válce, která poté hoří za téměř konstantních tlaků. Je podobný Ottově cyklu, pouze se liší ve způsobu přívodu tepla. 15

Dieselův (rovnotlaký) oběh Dáno: ; ; ; : : v 4 = v 1 16

Dieselův (rovnotlaký) oběh 17

Porovnání výbušného oběhu s rovnotlakým a) Předpoklady: b) Předpoklady: (tak, že 3R je nad 3V) při ději 1 -> 2R stlačujeme déle než při ději 1 -> 2V, tj. na menší objem 18

Carnotův oběh: η =1 T T o p 19

c) Předpoklady: 20

c) Předpoklady: η V =1 T T 41V 23V Carnot V 21

c) Předpoklady: T T 41R 41R 41V η R = 1 = 1 < 1 =ηv T23 R T23 V T23 V T R Pokud platí T23 V = T23 R Carnot R R 22

Pro izotermický děj čárkovaná vodorov. úsečka dodané teplo při izochorickém ději 2 -> 3V změna entropie při izochorickém ději 2 -> 3V Pro T = T 23 V 23R a tedy předchozí platí, tj. η > η V R 23

d) Předpoklady: Z rovnosti ploch a z toho, že křivka v=konst je strmější v diagramu T-s než p=konst, vyplývá, že křivka 2V->3V je pod 2R->3R a tedy při náhradě vodorovnými úsečkami platí níže uvedené vztahy 24

Sabatův (smíšený) oběh zmodernizovaný Dieselův Jedná se o zmodernizovaný Dieselův vznětový oběh. V dnešní době velmi používaný. Podstata smíšeného přívodu tepla tkví ve velmi rychlé indukci nafty do válce. Palivo pak hoří částečně při konstantním objemu a částečně i při konstantním tlaku. 25

v = Sabatův (smíšený) oběh Dáno: : 5 = v1, v3 v2 ; ; ; ; 26

Sabatův (smíšený) oběh,, 27

Plynové turbíny 28

Kompresor spalovací turbíny nasává atmosférický vzduch, který stlačí na vyšší tlak, doprovázený vzestupem teploty. Stlačený vzduch se vede do spalovací komory, kam se průběžně vstřikuje palivo, které se v stlačeném vzduchu spaluje. Spalovací komora není uzavřená a vede spaliny na lopatky turbíny, takže dochází jen k mírnému nárůstu tlaku spalin. Energie získaná spálením paliva se přemění hlavně na tepelnou a kinetickou energii spalin. Na lopatkách turbíny se část energie spalin přemění roztáčení rotoru turbíny. Část vytvořené mechanické energie se použije na pohon turbokompresoru. Přebytečná část zůstává ve formě tepelné a kinetické energie spalin. 29

Ericsson-Braytonův oběh (idealizace plynové turbíny) ; ; ; ; ohřev Pro : 30

Ericsson-Braytonův oběh Pak Pro : Stejná účinnost u Ottova oběhu 31

Pozn.: Jestliže je, lze využít část tepla k ohřevu plynu za kompresorem Nové značení: izoterma 32

Pozn.: Práce turbíny (adiabat.): ; Práce kompresoru: 33

Teplovzdušný motor s izotermickou expanzí a kompresí 19. stol vnější spalování, pracovní médium vzduch 34

Humpreyův oběh Pulzační tryskový motor Holzwartova turbína 35

Stirlingův oběh 1816 konkurence parního stroje Vysoká účinnost, lib. zdroj tepla Obrácený oběh (tepelné čerpadlo, chladič) η Carnot T = 1 min T max dvě teploty 36

Stirlingův oběh 37

Stirlingův oběh 38 Teplo přivedené v ději 2-3 je plně kompenzováno teplem odvedeným v ději 4-1. To znamená, že fakticky se výměna tepla mezi plynem a okolím odehrává pouze při izotermických dějích, máme tedy naprostou analogii Carnotova cyklu.

Stirlingův chladicí oběh Chlazení, tepelné čerpadlo Obrácený Carnot 39

Kompresory Jednostupňový pístový kompresor pv vtlačovací práce Izotermická komprese energeticky méně náročná 40

Škodlivý objem Poměrná velikost škodliv. objemu Objemová účinnost,! 41

Dvoustupňová komprese s mezichlazením Izotermická komprese energeticky méně náročná 42

Dvoustupňová komprese s mezichlazením Optimální dělící tlak: T x = T = T = T 1 T = A B C T A 43

Konec Děkuji za pozornost