Rodzaje pracy mechanicznej

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

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

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

Przemiany termodynamiczne

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

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

TEMAT: PARAMETRY PRACY I CHARAKTERYSTYKI SILNIKA TŁOKOWEGO

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

BADANIA SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ

Techniki niskotemperaturowe w medycynie

3. PIERWSZA ZASADA TERMODYNAMIKI Bilans energii

Temodynamika Roztwór N 2 i Ar (gazów doskonałych) ma wykładnik adiabaty κ = 1.5. Określić molowe udziały składników. 1.7

Fizykochemiczne podstawy inżynierii procesowej

Obiegi gazowe w maszynach cieplnych

Para wodna najczęściej jest produkowana w warunkach stałego ciśnienia.

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

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

PORÓWNANIE WYKRESU INDYKATOROWEGO I TEORETYCZNEGO - PRZYKŁADOWY TOK OBLICZEŃ

BADANIE SPRĘŻARKI TŁOKOWEJ.

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

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

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

Zadania domowe z termodynamiki I dla wszystkich kierunków A R C H I W A L N E

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

BILANSE ENERGETYCZ1TE. I ZASADA TERMODYNAMIKI

= = Budowa materii. Stany skupienia materii. Ilość materii (substancji) n - ilość moli, N liczba molekuł (atomów, cząstek), N A

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

Fizyka 14. Janusz Andrzejewski

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

Lewobieżny obieg gazowy Joule a a obieg parowy Lindego.

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

Wykład 7 Entalpia: odwracalne izobaryczne rozpręŝanie gazu, adiabatyczne dławienie gazu dla przepływu ustalonego, nieodwracalne napełnianie gazem

Podstawy termodynamiki

Laboratorium z Konwersji Energii SILNIK SPALINOWY

Przegląd termodynamiki II

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

Podstawowe pojęcia 1

Wykład Temperatura termodynamiczna 6.4 Nierówno

Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

WYZNACZANIE STOSUNKU c p /c v

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

ZADANIA Z CHEMII Efekty energetyczne reakcji chemicznej - prawo Hessa

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

Sterowanie Napędów Maszyn i Robotów

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Energetyki i Aparatury Przemysłowej PRACA SEMINARYJNA

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

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

Sterowanie napędów maszyn i robotów

POLITECHNIKA RZESZOWSKA

ROZWIĄZUJEMY ZADANIA Z FIZYKI

Teoria termodynamiczna zmiennych prędkości cząsteczek gazu (uzupełniona).

Badania wentylatora. Politechnika Lubelska. Katedra Termodynamiki, Mechaniki Płynów. i Napędów Lotniczych. Instrukcja laboratoryjna

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 4

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

09 - Dobór siłownika i zaworu. - Opór przepływu w przewodzie - Dobór rozmiaru zaworu - Dobór rozmiaru siłownika

Obieg Ackereta-Kellera i lewobieżny obieg Philipsa(Stirlinga)

Chłodnictwo i Kriogenika - Ćwiczenia Lista 3

PRACA. MOC. ENERGIA. 1/20

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

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

Wykład 3. Entropia i potencjały termodynamiczne

Wykład 7: Przekazywanie energii elementy termodynamiki

PODSTAWOWE CZŁONY DYNAMICZNE

Druga zasada termodynamiki, odwracalność przemian, silniki cieplne, obiegi

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

Termodynamiczny opis przejść fazowych pierwszego rodzaju

SILNIKI SPALINOWE RODZAJE, BUDOWA I ZASADA DZIAŁANIA

ZADANIA Z FIZYKI - TERMODYNAMIKA

LABORATORIUM Z FIZYKI TECHNICZNEJ Ć W I C Z E N I E N R 9 WYZNACZENIE SPRAWNOŚCI SILNIKA STIRLINGA

1. PIERWSZA I DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI TERMOCHEMIA

TERMODYNAMIKA FENOMENOLOGICZNA

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Energetyka odnawialna i nieodnawialna

Podstawy fizyki sezon 1 X. Elementy termodynamiki

ęŝanie ęŝarka idealna ęŝanie politropowe ęŝanie wielostopniowe Przestrzeń szkodliwa Wykres indykatorowy Przepływ przez wirnik Zmiana entalpii W13 90

Szkła specjalne Przejście szkliste i jego termodynamika Wykład 5. Ryszard J. Barczyński, 2017 Materiały edukacyjne do użytku wewnętrznego

Wydajne wentylatory promieniowe Fulltech o wysokim ciśnieniu statycznym

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

TERMODYNAMIKA PROCESOWA

Termodynamika cz.1. Ziarnista budowa materii. Jak wielka jest liczba Avogadro? Podstawowe definicje. Notes. Notes. Notes. Notes

Krótki przegląd termodynamiki

Siłowniki. Konstrukcja siłownika. pokrywa tylna. tylne przyłącze zasilania. cylinder (profil) przednie przyłącze zasilania. tuleja tylnej amortyzacji

Doświadczenie B O Y L E

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

Pierwsza zasada termodynamiki, przemiany termodynamiczne, praca techniczna

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

Fizyka statystyczna Fenomenologia przejść fazowych. P. F. Góra

Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia

Termodynamika. Cel. Opis układu niezależny od jego struktury mikroskopowej Uniwersalne prawa. William Thomson 1. Baron Kelvin

Ćwiczenie Nr 558. Temat: Pomiar efektywności pompy ciepła.

Jednostki podstawowe. Tuż po Wielkim Wybuchu temperatura K Teraz ok. 3K. Długość metr m

Zasada działania maszyny przepływowej.

WYKŁAD 11 POMPY I UKŁADY POMPOWE

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Ćwiczenia rachunkowe z termodynamiki technicznej i chemicznej Zalecane zadania kolokwium 1. (2014/15)

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

Maszyny cieplne substancja robocza

25P3 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - III POZIOM PODSTAWOWY

Wykład 12 Silnik Carnota z gazem doskonałym Sprawność silnika Carnota z gazem doskonałym Współczynnik wydajności chłodziarki i pompy cieplnej Carnota

c = 1 - właściwa praca sprężania izoentropowego [kj/kg], 1 - właściwa praca rozprężania izoentropowego

Transkrypt:

Rodzaje pracy mechanicznej. Praca bezwzględna Jest to praca przekazana przez czynnik termodynamiczny na wewnętrzną stronę denka tłoka. Podczas beztarciowej przemiany kwazystatycznej praca przekazana oczeniu przez czynnik termodynamiczny jest równa pracy bezwzględnej. Przy p = 0 jest F pa () Równanie () mnożymy stronami przez elementarne przesunięcie tłoka dx. Otrzymujemy elementarną pracę bezwzględną d d Fdx padx pdv (2) Ponieważ podczas przemiany ciśnienie najczęściej się zmienia (jest stałe tylko podczas przemiany izobarycznej), pracę dla całej przemiany od stanu do stanu 2 można w przybliżeniu obliczyć jako sumę prac dla kolejnych częściowych przemian (po tej samej drodze). Podczas takiej małej częściowej przemiany objętość zmienia się o mały przyrost ΔV i, a ciśnienie jest w przybliżeniu stałe i równe p i. Oczywiście jest bezwzględnej przemiany może być obliczona następująco n V V i. Przybliżona wartość pracy n 2 p i V i (3a) i Im większa wartość n, tym dokładniejszy jest wzór (3a). Dla wzór ścisły i n wzór (3a) przechodzi we p( V ) dv (3b) 2 V /6

Znak pracy bezwzględnej zależy od znaku dv. Praca ekspansji jest dodatnia, ponieważ dv 0, natomiast praca kompresji (praca wykonana nad układem) jest ujemna. Pole pod krzywą przemiany na wykresie p-v odpowiada pracy bezwzględnej przemiany. Na rys. 2 widać, że praca podczas przemiany, której przebieg obrazuje linia ciągła, jest mniejsza od pracy przemiany przedstawionej za pomocą linii kreskowej. 2. Zewnętrzna praca bezwzględna Jest to praca bezwzględna pomniejszona o stratę pracy spowodowaną tarciem wewnątrz układu i tarciem tłoka o gładź cylindra. Zewnętrzna praca bezwzględna może być odebrana przez oczenie z zewnętrznej powierzchni denka tłoka. d z d d pdv dq (4) W równaniu (4) iloczyn pdv jest pracą, jaka byłaby przekazana oczeniu, gdyby przemiana odbywała się bez tarcia, natomiast tarciem. 3. Praca użyteczna d dq Tdx jest ubytkiem pracy spowodowanym Jest to zewnętrzna praca bezwzględna pomniejszona o pracę kompresji oczenia. 3.. Układ beztarciowy Warunek równowagi mechanicznej pa F p A (5) Po pomnożeniu równania (5) stronami przez przemieszczenie tłoka, dx, rzymujemy padx Fdx p Adx (6) i dalej 2/6

pdv Fdx p dv (7a) d Fdx p dv (7b) gdzie d jest elementarną pracą bezwzględną wykonaną przez układ (czynnik) termodynamiczny podczas przemieszczenia się tłoka o dx. Praca d jest zużywana na pokonanie oporu siły zewnętrznej F oraz siły wynikającej z działania ciśnienia oczenia. Praca, którą można wykorzystać użytecznie jest równa Fdx d u (8) Po podstawieniu (8) do (7b) i przekształceniu rzymujemy d u d p dv pdv p dv (9) Po scałkowaniu równania (9) stronami od stanu do stanu 2 dostajemy u 2 2 p V (0) 3.2. Układ z tarciem W przypadku układu z tarciem część pracy czynnika zostaje zużyta na pokonanie oporów tarcia. W tym przypadku na prawej stronie równania (7b) przybywa dodatkowy człon dq d Fdx p Adx dq Fdx p dv dq () a praca użyteczna jest równa V 2 V Q u 2 2 p (2) 3/6

4. Praca techniczna Praca techniczna jest to praca wykonana (pobrana) w jednym cyklu przez idealną maszynę przepływową. 4.. Silnik Zadaniem silnika jest przetwarzanie energii czynnika termodynamicznego (i ewentualnie ciepła dostarczanego do silnika podczas ekspansji zamkniętej) na pracę mechaniczną. Zasada działania idealnej maszyny przepływowej - silnika: Gdy tłok znajduje się w skrajnym położeniu odkorbowym, wiera się zawór dolowy i do maszyny wpływa czynnik termodynamiczny (najczęściej gaz lub para) o wysokiej energii. Wpływający czynnik powoduje przesuwanie się tłoka w kierunku kukorbowym. Przesuwający się tłok, za pośrednictwem korbowodu, powoduje obracanie wału silnika, który z kolei przekazuje pracę do oczenia. Po częściowym napełnieniu cylindra czynnikiem, zamyka się zawór dolowy i następuje ekspansja zamknięta czynnika, aż do osiągnięcia przez tłok skrajnego położenia kukorbowego. Podczas ekspansji zamkniętej maszyna w dalszym ciągu przekazuje, za pośrednictwem tłoka, korbowodu i wału, pracę do oczenia. Po przekroczeniu przez tłok skrajnego położenia kukorbowego, wiera się zawór wylowy i tłok jest przesuwany w kierunku odkorbowym wytłaczając czynnik z cylindra. Energia przebna do przesunięcia tłoka w kierunku odkorbowym pobierana jest z oczenia (w rzeczywistej maszynie od koła zamachowego). W maszynie przepływowej energia czynnika dostarczanego do maszyny zamieniana jest na pracę mechaniczną. Cykl pracy maszyny przepływowej - silnika 0 napełnianie cylindra przemiana warta, dq 0; p,, T idem -2 ekspansja zamknięta; dq 0 lub dq 0; p,, T var 4/6

2-3 wytłaczanie czynnika z cylindra przemiana warta; dq 0; p,, T idem Praca techniczna jest równa sumie algebraicznej prac napełniania, ekspansji i wytłaczania. t p V 2 p2 pv pv dv p2 (3) V d t V pdp (4) t p2 p p V dp (5) 4.2. Sprężarka lub pompa Zadaniem sprężarki lub pompy jest transport czynnika termodynamicznego z układów, gdzie panuje niskie ciśnienie, do układów, gdzie panuje wyższe ciśnienie. Zasada działania idealnej maszyny przepływowej pompy/sprężarki: Gdy tłok znajduje się w skrajnym położeniu odkorbowym, wiera się zawór dolowy i do maszyny wpływa czynnik termodynamiczny (w przypadku sprężarki jest to gaz, a w przypadku pompy ciecz) o niskim ciśnieniu. Wpływający czynnik powoduje przesuwanie się tłoka w kierunku kukorbowym. Przesuwający się tłok, za pośrednictwem korbowodu, powoduje obracanie wału silnika, który z kolei przekazuje pracę do oczenia. Po całkowitym napełnieniu cylindra czynnikiem, zamyka się zawór dolowy i następuje kompresja zamknięta czynnika, aż do osiągnięcia przez tłok położenia, w którym ciśnienie czynnika będzie odpowiednio wysokie. Wówczas wiera się zawór wylowy i czyn- 5/6

nik o wysokim ciśnieniu jest wytłaczany z cylindra maszyny do odbiornika, np. zbiornika. Podczas kompresji zamkniętej i podczas wytłaczania czynnika, praca jest doprowadzana do czynnika, za pośrednictwem wału, korbowodu i tłoka. W idealnej maszynie przepływowej nie występuje tarcie i dławienie czynnika termodynamicznego. Czynnik nie jest zasysany do cylindra idealnej maszyny przepływowej, lecz wpływa sam przesuwając tłok w kierunku kukorbowym. t pv pv dv p2 0 (6) V Uwaga: Dla przemian zamkniętych można również obliczyć całkę (5). Tak obliczona praca techniczna ma wówczas jedynie sens rachunkowy. Nie ma ona interpretacji izycznej. Podczas przemiany zamkniętej czynnik wykonuje bowiem pracę bezwzględną daną wzorem (3). 6/6