Konspekt Obieg Ackeret-Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji.



Podobne dokumenty
Obieg Ackereta-Kellera i lewobieżny obieg Philipsa(Stirlinga)

Obieg Ackeret-Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) - podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji.

Obieg Ackeret Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY

Termodynamika. Część 5. Procesy cykliczne Maszyny cieplne. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

Obiegi gazowe w maszynach cieplnych

M. Chorowski, Podstawy Kriogeniki, wykład Chłodziarki z regeneracyjnymi wymiennikami ciepła.

Rys. 1. Obieg cieplny Diesla na wykresach T-s i p-v: Q 1 ciepło doprowadzone; Q 2 ciepło odprowadzone

Wykład FIZYKA I. 14. Termodynamika fenomenologiczna cz.ii. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Koninie. Janusz Walczak

Spis treści. Przedmowa WPROWADZENIE DO PRZEDMIOTU... 11

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Energetyki i Aparatury Przemysłowej PRACA SEMINARYJNA

Spis treści. PRZEDMOWA.. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ.. 13

WYKORZYSTANIE SILNIKA STIRLINGA W MAŁYCH I ŚREDNICH AGREAGATACH TRIGENERACYJNYCH

TERMODYNAMIKA. przykłady zastosowań. I.Mańkowski I LO w Lęborku

3. Przyrost temperatury gazu wynosi 20 C. Ile jest równy ten przyrost w kelwinach?

WYKŁAD 2 TERMODYNAMIKA. Termodynamika opiera się na czterech obserwacjach fenomenologicznych zwanych zasadami

Techniki niskotemperaturowe w medycynie

Przemiany termodynamiczne

Spis treści. PRZEDMOWA. 11 WYKAZ WAśNIEJSZYCH OZNACZEŃ. 13 I. POJĘCIA PODSTAWOWE W TERMODYNAMICE. 19

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

T 1 > T 2 U = 0. η = = = - jest to sprawność maszyny cieplnej. ε = 1 q. Sprawność maszyn cieplnych. Z II zasady termodynamiki wynika:

TECHNIKI NISKOTEMPERATUROWE W MEDYCYNIE

Techniki Niskotemperaturowe w Medycynie. Skraplarka Claude a i skraplarka Heylandta (budowa, działanie, bilans cieplny, charakterystyka techniczna).

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

IV. PREFEROWANE TECHNOLOGIE GENERACJI ROZPROSZONEJ

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 7

Druga zasada termodynamiki, odwracalność przemian, silniki cieplne, obiegi

[1] CEL ĆWICZENIA: Identyfikacja rzeczywistej przemiany termodynamicznej poprzez wyznaczenie wykładnika politropy.

Przedmiotowy System Oceniania

I. KARTA PRZEDMIOTU CEL PRZEDMIOTU

Temperatura jest wspólną własnością dwóch ciał, które pozostają ze sobą w równowadze termicznej.

PORÓWNANIE WYKRESU INDYKATOROWEGO I TEORETYCZNEGO - PRZYKŁADOWY TOK OBLICZEŃ

PL B1. Układ do zasilania silnika elektrycznego w pojazdach i urządzeniach z napędem hybrydowym spalinowo-elektrycznym

Fizyka 14. Janusz Andrzejewski

PL B1. INSTYTUT MASZYN PRZEPŁYWOWYCH IM. ROBERTA SZEWALSKIEGO POLSKIEJ AKADEMII NAUK, Gdańsk, PL BUP 20/14

Koncepcja budowy silnika Stirlinga. Rafał Pawłucki gr.uoś 2005/06

THE THERMODYNAMIC CYCLES FOR THE DOUBLE PISTONS INTERNAL COMBUSTION ENGINE OBIEGI PRACY DWUTŁOKOWEGO SILNIKA SPALINOWEGO

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 19 TERMODYNAMIKA CZĘŚĆ 2. I ZASADA TERMODYNAMIKI

4. Przyrost temperatury gazu wynosi 20 C. W kelwinach przyrost ten jest równy

Podstawy termodynamiki

1. 1 J/(kg K) nie jest jednostką a) entropii właściwej b) indywidualnej stałej gazowej c) ciepła właściwego d) pracy jednostkowej

4. 1 bar jest dokładnie równy a) Pa b) 100 Tr c) 1 at d) 1 Atm e) 1000 niutonów na metr kwadratowy f) 0,1 MPa

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

Hist s o t ri r a, a, z a z s a a s d a a a d zi z ał a a ł n a i n a, a

Skrócony opis patentowy rotacyjnego silnika spalinowego i doładowarki do tego silnika lub maszyna chłodnicza i grzewcza

KONCEPCJA WYKORZYSTANIA CIEPŁA ODPADOWEGO DO WYTWARZANIA CHŁODU NA JEDNOSTKACH PŁYWAJĄCYCH

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

BADANIE SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ.

Chłodnictwo i klimatyzacja / Kazimierz M. Gutkowski, Dariusz J. Butrymowicz. wyd. 2-1 dodr. (PWN). Warszawa, cop

Cieplne Maszyny Przepływowe. Temat 1 Wstęp. Część I Podstawy teorii Cieplnych Maszyn Przepływowych.

ZASTOSOWANIE SILNIKA STIRLINGA W MIKROKOGENERACJI DOMOWEJ

Wykład 7: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

PLAN WYNIKOWY MASZYNOZNAWSTWO OGÓLNE

YCa. y 1. lx \x. Hi-2* sp = SPRĘŻARKI TŁOKOWE 7.1. PODSTAWY TEORETYCZNE

Ekonomiczno-techniczne aspekty wykorzystania gazu w energetyce

POLITECHNIKA GDAŃSKA Wydział Mechaniczny. KONSPEKT do przedmiotu:

Temat: Skraplarka La Rouge a i skraplarka Gersza

Skraplarki Claude a oraz Heylandta budowa, działanie, bilans cieplny oraz charakterystyka techniczna

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: SEN s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Druga zasada termodynamiki, odwracalność przemian, silniki cieplne, obiegi

Układ termodynamiczny Parametry układu termodynamicznego Proces termodynamiczny Układ izolowany Układ zamknięty Stan równowagi termodynamicznej

KARTA KURSU. Kod Punktacja ECTS* 4. Prof. dr hab. inż. Jerzy Jura

Temat: Skraplarka La Rouge a i skraplarka Gersza. Karol Szostak Inżynieria Mechaniczno Medyczna

LV Spotkanie Forum Energia-Efekt-Środowisko NFOŚiGW. Silniki Stirlinga przegląd rozwiązań i zastosowań

AKADEMIA MORSKA w GDYNI

Maszyny cieplne substancja robocza

OBLICZENIA SILNIKA TURBINOWEGO ODRZUTOWEGO (rzeczywistego) PRACA W WARUNKACH STATYCZNYCH. Opracował. Dr inż. Robert Jakubowski

PL B1. NIKOLUK KRZYSZTOF, Różnowo, PL WOLSKI ZYGMUNT, Olsztyn, PL NOZDRYN-PŁOTNICKA ANNA, Krze Duże, PL

BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA ABSORPCYJNEJ POMPY CIEPŁA

PL B1. GULAK JAN, Kielce, PL BUP 13/07. JAN GULAK, Kielce, PL WUP 12/10. rzecz. pat. Fietko-Basa Sylwia

Data wydruku: Dla rocznika: 2015/2016. Opis przedmiotu

Koszt produkcji energii napędowej dla różnych sposobów jej wytwarzania. autor: Jacek Skalmierski

Janusz Walczak, Termodynamika techniczna

Konstrukcja pompy ciepła powietrze/woda typu Split. Dr hab. Paweł Obstawski

Laboratorium z Konwersji Energii SILNIK SPALINOWY

Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń i jednostek 13 Przedmowa 17 Wstęp Odnawialne źródła energii 72

Termodynamika. Energia wewnętrzna ciał

b) Wybierz wszystkie zdania prawdziwe, które odnoszą się do przemiany 2.

KARTA PRZEDMIOTU. 10. WYMAGANIA WSTĘPNE: 1. Ma podstawową wiedzę i umiejętności z zakresu matematyki i fizyki.

Przemiany gazowe. 4. Który z poniższych wykresów reprezentuje przemianę izobaryczną: 5. Który z poniższych wykresów obrazuje przemianę izochoryczną:

PL B1. POLITECHNIKA ŚWIĘTOKRZYSKA, Kielce, PL BUP 13/12. WOJCIECH SADKOWSKI, Kielce, PL KRZYSZTOF LUDWINEK, Kostomłoty, PL

ZADANIA Z FIZYKI - TERMODYNAMIKA

silniku parowym turbinie parowej dwuetapowa

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

Termodynamika. Część 4. Procesy izoparametryczne Entropia Druga zasada termodynamiki. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Amoniakalne urządzenia chłodnicze Tom I

NOWOCZESNE ŹRÓDŁA ENERGII

PL B1. Zespół prądotwórczy, zwłaszcza kogeneracyjny, zasilany ciężkimi gazami odpadowymi o niskiej liczbie metanowej

Termodynamika techniczna - opis przedmiotu

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

100 29,538 21,223 38,112 29, ,118 24,803 49,392 41,077

BADANIA SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ

Techniki niskotemperaturowe w medycynie.

Rok akademicki: 2014/2015 Kod: DIS s Punkty ECTS: 4. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: -

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 3

b) Wybierz wszystkie zdania prawdziwe, które odnoszą się do przemiany 2.

Proekologiczne odnawialne źródła energii / Witold M. Lewandowski. - Wyd. 4, dodr. Warszawa, Spis treści

Transkrypt:

Konspekt Obieg Ackeret-Kellera i lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) podstawy teoretyczne i techniczne możliwości realizacji. Wykonała: KATARZYNA ZASIŃSKA Kierunek: Inżynieria Mechaniczno-Medyczna Studia/Semestr: Dzienne MGR/ II Przedmiot: Techniki niskotemperaturowe w medycynie

Spis treści: 1. Obiegi gazowe 2. Obieg Ackereta-Kellera i obieg Stirlinga 2.1 Zarys historyczny 2.2 Opis teoretyczny i zasada działania 2.3 Zalety 2.4 Zastosowanie 3. Lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) 3.1 Opis teoretyczny i zasada działania 3.2 Zastosowanie 4. Literatura

1. Obiegi gazowe Obiegi gazowe realizowane są przez gazy doskonałe, rzadziej przez półdoskonałe. Przemiany gazów doskonałych odznaczające się szczególnie prostymi sposobami obliczania ciepła i pracy nadają się dobrze do tworzenia obiegów porównawczych, czyli uproszczonych odwzorowań procesów odbywających się w rzeczywistych urządzeniach działających cyklicznie. Istnieje szereg, historycznie ukształtowanych, obiegów odgrywających dużą rolę w technice. Są to obiegi porównawcze: tłokowych silników spalinowych, silników turbogazowych, silników z regeneracją ciepła oraz lewobieżny obieg porównawczy chłodziarki gazowej. 2. Obieg Ackereta-Kellera (ericsona) i obieg Stirlinga 2.1 Zarys historyczny 1816 r. Silnik Stirlinga jest tłokową maszyną roboczą pracującą w obiegu zamkniętym z dowolnym gazem roboczym (np. hel, wodór, neon, powietrze) oraz z regeneracją ciepła przy stałej objętości. Jedną z pierwszych wersji takiego silnika skonstruował i opatentował w 1816r. Robert Stirling, w którym jako gaz roboczy zastosował powietrze tzw. Silnik na gorące powietrze. Rys.1. Schemat oryginalnego silnika Stirlinga z 1816r 1941 r. J. A ckeret i C. Keller ich największym wynalazkiem była turbina gazowa z obiegiem zamkniętym.

2.2 Opis teoretyczny i zasada działania Obieg Ackereta-Kellera zwany też obiegiem Ericsona oraz obieg Stirlinga są obiegami gazowymi, prawobieżnymi z regeneracją ciepła. Obiegi prawobieżne z regeneracją ciepła charakteryzują się tym, że odpowiednio wykonane ogrzewanie sprężonego gazu ciepłem regeneracji Qr, pochodzącym z gazu rozprężonego, pozwala uzyskać większą pracę obiegu Lob. Ilość uzyskanej pracy Lob jest taka, jaką daje obieg zasilany powiększonym ciepłem Qd+Qr. Opisywane dwa obiegi z regeneracją ciepła wyróżniają się tym, że nie występuje w nich przemian adiabatyczna. Sprężanie i rozprężanie są w nich izotermiczne: T = const i w trakcie tych przemian ciepło jest doprowadzane qd i wyprowadzane qw z systemu realizującego obieg. Natomiast przemiany: izobaryczne P = const izochoryczne v = const Przemiany służą w całości do przenoszenia ciepła regeneracji qr. Rys.2. Obiegi bez przemian adiabatycznych z regeneracją ciepła a) Ackereta-Kellera (Ericsona); b) Stirlinga Zespół urządzeń realizujących obieg Ackellera-Kellera (Ericsona) z regeneracją ciepła przy P=const, Stirlinga z regeneracją ciepła przy V=const

Rys.3. Zespół urządzeń W systemie urządzeń realizujących obieg Ericsona występują dwie maszyny, których cylindry są tak intensywnie ogrzewane wzgl. chłodzone, że osiąga się niezmienność temperatury (i energii) odbywającego przemianę gazu: T = const. W regeneracyjnym wymienniku ciepła obydwa gazy przepływają bez zmiany ciśnień: P = const. W silniku Stirlinga regeneracja ciepła odbywa się przy stałej objętości V = const, ale nie w spoczynku. Przez odpowiednią kinematykę obu tłoków uzyskuje się stałość objętości gazu podczas przepływu przez porowatą masę regenerującą energię cieplną. 2.3 Zalety Silnik Stirlinga: wysoka sprawność cieplna, bardzo niski poziom hałasu, niezawodność uruchamiania, bardzo niski poziom emisji szkodliwych składników spalin, ogromna różnorodność źródeł energii cieplej

Rys.4. Silnik Stirlinga 2.4 Zastosowanie Silnik Stirlinga: - energetyka: stacjonarne i przenośne generatory energii elektrycznej, systemy skojarzonej produkcji ciepła i energii elektrycznej, systemy przetwarzania energii słonecznej; - przemysł samochodowy: napęd główny pojazdów samochodowych, hybrydowe zespoły napędowe pojazdów samochodowych; - przemysł morski: napęd okrętów podwodnych, pomocnicze zespoły napędowe i prądotwórcze, systemy utylizacji ciepła spalin wylotowych silników okrętowych, generatory do ładowania akumulatorów łodzi żaglowych, napęd małych robotów podwodnych; - przemysł kosmiczny: pomocnicze źródła energii w systemach elektroenergetycznych pojazdów kosmicznych; - medycyna: pompa sztucznego serca, urządzenia chłodnicze, klimatyzacyjne i kriogeniczne, pompy ciepła i pompy wodne - modelarstwo: napęd miniaturowych modeli pojazdów samochodowych, napęd miniaturowych modeli jednostek pływających; Obieg Ackereta-Kellera (Ericsona): w obiegach turbin gazowych

3. Lewobieżny obieg Philipsa (Stirlinga) 3.1 Opis teoretyczny i zasada działania W chłodziarkach Philipsa (Stirlinga) realizowany jest lewobieżny obieg termodynamiczny składający się z dwóch izoterm i dwóch izochor. Rys.5. Schemat idealnej chłodziarki Stirlinga, a - odwzorowanie obiegu w układach Ts oraz p-v; b - realizacja obiegu w chłodziarce z dwoma niezależnymi tłokami, regeneratorem R, oraz dwoma wymiennikami ciepła (qh2o - ciepło odprowadzane do otoczenia, q ciepło doprowadzane do chłodziarki od kriostatowanego obiektu. Chłodziarka składa się z cylindra, w którym umieszczono dwa tłoki. Pomiędzy tłokami znajduje się regenerator R. Komora znajdująca się z lewej strony regeneratora jest komorą ciepłą i jej temperatura wynosi To. Z komory tej do otoczenia odprowadzane jest ciepło oznaczone na rysunku umownie jako qh2o. Komora znajdująca się z prawej strony tłoka jest komorą zimną, znajduje się w temperaturze T i w trakcie pracy chłodziarki pochłania ciepło q.

Rys.6. Lewobieżny obieg philipsa (stirlinga) 3.2 Zastosowanie Lewobieżny obieg Philipsa: Jest on obiegiem porównawczym dla chłodziarki gazowej firmy Philips stosowanej do osiągania bardzo niskich temperatur (ok. 20 K, a w wykonaniu dwustopniowym nawet ok. 10 K).

4. Literatura 1) Chorowski M. Podstawy Kriogeniki, wykład 10 2) Grote, Antonsson Springer Handbook of Mechanical Engineering 3) Pudlik Wiesław Termodynamika 4) Staniszewski Bogumił Termodynamika 5) Szargut Jan Termodynamika techniczna 6) http://www.kmciso.ps.pl