Реферат на тему: Тепловые двигатели

Оглавление:

У вас нет времени на реферат или вам не удаётся написать реферат? Напишите мне в whatsapp — согласуем сроки и я вам помогу!

В статье «Как научиться правильно писать реферат», я написала о правилах и советах написания лучших рефератов, прочитайте пожалуйста.

Собрала для вас похожие темы рефератов, посмотрите, почитайте:

1. Реферат на тему: Вирусы по биологии
2. Реферат на тему: Налоги
3. Реферат на тему: Нефть
4. Реферат на тему: Обязательное медицинское страхование

Введение

Действительно ли история тепловых двигателей — это история прогресса?

Тепловые двигатели
чрезвычайно важны для жизни человека, технологии, энергии и транспорта.
Изобретение парового двигателя имело большое значение для перехода к
механическому производству и позволило создать пароход (1807 г.) и паровоз
(1814 г.). Изобретение паровой турбины позволило значительно увеличить мощность
электростанций. Сегодня паровая турбина является важнейшим первичным двигателем
на тепловых и атомных электростанциях.

Изобретение двигателя
внутреннего сгорания оживило автомобильную и авиационную промышленность.

Тепловой двигатель — это устройство, которое может преобразовывать вырабатываемое тепло в механическую работу. Механическая работа в тепловых двигателях осуществляется расширением определенного вещества, так называемого рабочего тела. В качестве рабочих органов обычно используются газообразные вещества (пары бензина, воздуха, воды). Рабочий орган получает (или дает) тепловую энергию при теплообмене с органами, обладающими большим внутренним запасом энергии.

Однократное преобразование
тепла в работу не интересует техника. Действительно существующие тепловые
двигатели (паровые двигатели, двигатели внутреннего сгорания и т.д.) работают
циклически. Процесс теплообмена и преобразования полученного количества тепла в
работу повторяется периодически. Для этого рабочий орган должен выполнять
круговой процесс или термодинамический цикл, в котором исходное состояние
периодически восстанавливается.

Работа А, выполняемая рабочим
органом за цикл, равна количеству тепла Q, получаемого за цикл. Отношение
работы A к количеству тепла Q1, которое рабочий получает от нагревателя во
время цикла, называется нагревательной машиной/эффективностью η.

Эффективность показывает,
какая часть тепловой энергии, которую рабочий орган получает из
«горячего» теплоаккумулятора, преобразована в полезную работу.
Остальная часть (1 — η) была отдана «бесполезна» холодильнику.
Эффективность тепловой машины всегда меньше единицы (η < 1).

Двигатели, используемые в
технологии, используют различные циклические процессы.

История теплового двигателя

Первым устройством,
преобразующим тепло в энергию, может быть паровая пушка
«Архитронито». Его название можно перевести как сильный гром.
Леонардо да Винчи имеет описание этого устройства, которое приписывается
Архимеду.

Прототипом теплового
двигателя является так называемый «Эолипиль», созданный в I веке до
н.э. выдающимся ученым и изобретателем того времени, Героном Александрийским.

Этот эолипир представлял
собой полую сферу, которая могла быть вынуждена вращаться под ним огнем. Для
этого в вертикальной плоскости была предусмотрена сфера с двумя диаметрально
противоположными, изогнутыми, выступающими трубками, а под ней был помещен
сосуд, частично заполненный водой. Когда под сосудом возник пожар, в нем кипела
вода, и выпущенный пар проникал по паровым трубам во внутреннюю полость сферы и
выходил из нее по изогнутым трубам, вызывая вращение сферы.

По сути, эолипир — это не более чем паровая турбина. Конечно, эолипир не подходит под определение теплового двигателя, потому что он ничего не приводит в движение, это просто красивая игрушка, но в нем тепло естественным образом преобразуется в механическую работу, а идея использования энергии пара при ускорении и подаче сопел в кольцевом направлении была впоследствии использована для создания паровых турбин.

В шестидесятых годах XVIII
века. Век — замечательный человек, сформировавшийся в дикой природе Алтая.
Изобретатель и конструктор, технолог и машиностроитель, проектировщик
лесопильных и горно-металлургических предприятий, специалист по рудам и
строительным материалам, опытный шахтер и металлург, механик и математик, физик
и метеоролог, мастер тонких экспериментов и умелый приборостроитель,
преподаватель и график — таков был этот выдающийся представитель российского
технического мышления — И.И.Ползунов.

Он поставил перед собой
задачу создать «пожарную машину, способную исправить то, что должно быть
сделано по нашей воле».

22 января 1765 года
Колёво-Воскресенское горное управление приняло решение по гусенице, которое
подтвердило решение, принятое в прошлом году, но до сих пор не выполнено.
Строительство началось, но оно должно было осуществляться в полном противоречии
с пожеланиями изобретателя. Вместо небольшого опытного завода пришлось сразу же
начать строительство огромной производственной «большой строительной
машины». В отличие от необходимости изучать и готовить новые техники,
людям в то время приходилось сразу же включаться в грандиозную конструкцию и строить
машину, которая достигала высоты 11 метров. Главными помощниками Ползунова
считались молодые студенты, особенно Дмитрий Лезвин и Иван Черницын.

20 мая 1765 года уже были
закончены сто десять частей завода, не считая котла с арматурой и налоговой
ставкой. Отдельные части весили более ста семидесяти пуделей. Наибольший
диаметр котла составлял 3,5 метра. Высота паровых цилиндров составляла 2,8
метра. В конце 1765 года было завершено строительство гусеничной тепловой
станции. На берегу рабочего пруда находилось машиностроительное предприятие
высотой более 18 метров.

В условиях феодального
крепостничества паровая машина И. И. Ползунова, конечно, не могла быть
универсально циркулирующей. Однако использование отдельных двигателей и в любом
случае использование уже построенного двигателя было возможным и разумным. Это
поняли ведущие российские личности. A. И. Порошин, который уже был старше и на
пенсии, настаивал на продолжении дела Ползунова в 1767 году. Однако он не был
поддержан ни кабинетом министров, отвечающим за Алтай, ни Академией наук.
Определенную роль сыграл тот факт, что Паллас и Фалк увидели эту машину в
природе и впервые описали ее в прессе, все перекрутилось, вплоть до имени
создателя новой машины. Старт Паллас и Фалк завершил Ирман и Меллер и физически
уничтожил машину Crawler.

Уатт Джеймс (19.1.1736,
Гринок, Шотландия — 19.8.1819, Хитфилд, Англия), английский изобретатель,
создатель универсального парового двигателя, член Лондонского королевского
общества (1785). С 1757 года он работал механиком в Университете Глазго, где
познакомился со свойствами пара, а сам с большой точностью исследовал
зависимость температуры насыщенного пара от давления с помощью котла Д. Папена.
В 1765 г. У. построил экспериментальную машину с цилиндром диаметром 16 см, а в
1768 г. — первый большой паровой двигатель.

В 1774 г. паровой двигатель
был закончен, дальнейшие испытания показали, что этот двигатель более чем в два
раза эффективнее лучших машин Newcomen. В 1782 году он получил английский
патент на паровой двигатель с расширением. В. ввел первую единицу мощности —
лошадиную силу (позже его имя было изменено на другую единицу мощности — ватт).
Благодаря своей эффективности паровой двигатель U. получил широкое
распространение и сыграл важную роль в переходе к машинному производству.

Карно (Никола Леонар) Сади
(1796-1832), французский физик и инженер, один из основоположников
термодинамики. Работа Карнота стала фактически первым серьезным теоретическим
исследованием принципов термических машин. Хотя он воспользовался идеей, уже
отвергнутой многими физиками в то время, что приток тепла вызывает нагрев
материи, а отток — ее охлаждение, ему удалось обнаружить ряд определений,
которые играют решающую роль в работе этих машин.

Попытки Carno связать
эффективность (действенность) отопительной машины (что также является ее
термином) непосредственно с температурой отопления и холодильника потерпели
неудачу по той простой причине, что в то время не была известна абсолютная
шкала температур.

Но он многое понял. Например,
он подробно проанализировал, выгоднее ли использовать водяной пар или воздух в
качестве рабочего материала в тепловой машине, доказал, что теоретически
максимально возможная эффективность не зависит от конструкции тепловой машины,
а определяется только температурой отопления и холодильника, и установил много
других важных моментов.

Двигатель внутреннего
сгорания

Двигатель внутреннего
сгорания, тепловой двигатель, в котором химическая энергия сжигания топлива в
рабочей камере преобразуется в механическую работу.

Первый практически полезный
постоянный ток газа был построен французским механиком Э. Ленуаром (1860). В
1876 году немецкий изобретатель Н. Отто построил более совершенный 4-тактный
газовый D.V.s. По сравнению с паровым двигателем D.V.s. он принципиально проще,
так как исключается одно звено в процессе преобразования энергии — паровая
котельная установка. Это улучшение привело к большей компактности D.V.S.,
меньшей массе на привод и более высокому КПД, но при этом потребовало более
качественного топлива (газа, масла).

В 1880-е годы О.С. Костович
построил первый в России бензиновый карбюраторный двигатель. В 1897 году
немецкий инженер Р. Дизель, работавший над повышением эффективности Д.В.С.,
предложил двигатель с самовоспламенением. Улучшение этого Д.В.С. в «Л».
Нобелевский завод в Санкт-Петербурге (ныне «Русское Дизельное») в
1898-99 гг. дал возможность использовать в качестве топлива масло. Это делает
D.V.S. самым экономичным стационарным тепловым двигателем. В 1901 году в США
был разработан первый трактор с Д.В.П. Дальнейшее развитие автомобиля Д.В.П.
позволило братьям О. и Райту построить первый самолет с Д.В.П., полеты на
котором начались в 1903 году. В том же 1903 году русские инженеры установили
Д.В.С. на корабле «Вандал», создав первый теплоход. В 1924 году,
после проекта Ya. В 1924 году в Ленинграде по проекту Й. М. Гаккеля был создан
первый вагонный локомотив, отвечающий практическим требованиям.

В зависимости от вида топлива
Д. В. С. делятся на жидкотопливные и газовые двигатели. По способу заполнения
цилиндра свежим зарядом — для 4-х и 2-х тактных двигателей. По способу
приготовления горючей смеси топлива и воздуха — для двигателей с наружной и
внутренней смесью. Двигатели с внешней смесью включают в себя карбюраторные
двигатели, в которых в карбюраторе образуется горючая смесь жидкого топлива и
воздуха, и газовые смеси, в которых в смесителе образуется горючая смесь газа и
воздуха. В ДВС с внешним перемешиванием рабочая смесь в цилиндре воспламеняется
электрической искрой. В двигателях с внутренним перемешиванием (дизельные
двигатели) топливо саморазжигается при впрыске в сжатый воздух, нагретый до
высокой температуры.

Gas D.V.S. работает в
основном с природным газом и газами, полученными в результате производства
жидкого топлива. Газовые двигатели, использующие природный газ, применяются на
стационарных электростанциях, газоперекачивающих агрегатах и т.д. Для
автомобилей используются сжиженные бутановые и пропановые смеси (см. автомобиль
«Газобалон»).

Максимальная эффективная
эффективность самого передового Ц.К.Е. составляет около 44%.

Основным преимуществом
Д.В.С., как и других тепловых двигателей (например, реактивных), перед
гидравлическими и электрическими двигателями, является независимость от
постоянных источников энергии (водных ресурсов, электростанций и т.д.), в этом
контексте заводы, оборудованные Д.В.С., могут свободно передвигаться и оседать
где угодно. Это привело к широкому применению Д.В.С. на транспортных средствах
(автомобилях, сельскохозяйственных и дорожно-строительных машинах, самоходной
военной технике и т.д.).

Тепловые двигатели

Черепанов, русский
изобретатель, крепостной заводчик Демидов: отец Ефим Алексеевич (1774-1842) и
сын Мирон Ефимович (1803-49). Они построили первый в России паровоз.

В 1869 году братья Пьер и
Эрнест Мишо создали первый мотоцикл во Франции. Это был мотоцикл с маленьким
одноцилиндровым паровым двигателем. Блок двигателя был соединен с блоком на
заднем колесе гибким кожаным ремнем.

АВТОМОБИЛЬНОЕ (от авто… и
лат. мобильное — мобильное, легко передвигаемое), транспортное безрелезовая
машина в основном на колесном приводе, приводимом в движение собственным
двигателем (внутреннее сгорание, электрическое или паровое). Первый паровоз был
построен в 1769-70 гг. Ж. Куно (Франция), с двигателем внутреннего сгорания Г.
Даймлера, К. Бенца (Германия) 1885-86 г.г. Различают легковые автомобили
(легковые и автобусные), грузовые автомобили, специальные автомобили (пожарные,
санитарные и т.д.) и гоночные автомобили. Скорость движения легковых автомобилей
до 300 км/ч, гоночных автомобилей до 1020 км/ч (1993 г.), грузоподъемность
грузовых автомобилей до 180 тонн.

Создателем первого автомобиля
является немецкий инженер Карл Бенц. Однако есть и более ранние модели
самоходных машин, такие как подъемник улиток Demetrius от Фалерского, который
был создан около 2000 лет назад.

В 1885 году Бенц построил
трехколесный автомобиль с двигателем внутреннего сгорания собственной
конструкции, но не выезжал за пределы завода. Когда 29 января 1886 года он
подал заявку на патент на VRS 37435 для самоходного экипажа как такового,
появилась возможность провести публичную демонстрацию своего изобретения.
Отправка состоялась 3 июля 1886 года.

Декада 1896 — 1905 гг.
считается в истории автомобиля декадой первооткрывателей. Завод
«Панар-Левазор» (Франция) построил и начал производство первых
четырехцилиндровых двигателей в 1896 году. В 1897 году немецкая
электротехническая фирма «R. Bosch» нашла практическое решение для
электрического зажигания с автоматическим выключателем. В 1901 году автомобиль
Mercedes увидел свет, который был моделью для многих заводов и стал классикой
на долгое время.

Механик-самоучка Иван Кулибин
(1735-1818) родился в Нижнем Новгороде в 1735 году как сын семьи мелкого купца
муки. Его отец был старообрядцем, который воспитывал сына по строгим правилам и
приучал его к труду. После того, как он начал учебу, Иван не мог остановиться и
приступить к ней, так как у него не было другой возможности самостоятельно
изучать науки с помощью книг, в том числе и трудов Михаила Ломоносова.

Иван Кулибин изобрел
трехколесный «скутер» в 1791 году. Каток управлялся «мышечной
силой». Слуга, находившийся «на каблуках», нажал на педали, из
которых шестерня механизма защелки, установленного на маховике, нажала через коробку
передач на одно из задних колес. Роль тормозов играли пружины. Когда дорога
наклонена или после разгона, слуга мог отдохнуть — «скутер» ехал сам
по себе. Подшипники скольжения уменьшили трение. Модель «мотороллера»
не сохранилась, она была восстановлена по оставшимся чертежам, и теперь вы
можете посмотреть, как она работала в Государственном Политехническом музее в
Москве.

Среди тепловых двигателей
победителями стали паровые двигатели. Только они до сих пор служат на тепловых
и атомных электростанциях и мощных кораблях!

Экологические проблемы
тепловых двигателей

ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ КРИСИС,
нарушение связей в экосистеме или необратимые события в биосфере, вызванные
антропогенной деятельностью, угрожающей существованию человека как вида.
Неблагоприятная экологическая ситуация, экологическая катастрофа и
экологическая катастрофа отличаются по степени угрозы природной жизни людей и
развитию общества.

Загрязнение тепловыми двигателями:

1. Химический.
2. Радиоактивный.
3. Тепловой.

КПД тепловых двигателей <
40%, в результате чего на холодильник выделяется более 60% тепла, выделяемого
двигателем.

При сжигании топлива используется кислород из атмосферы, так что содержание кислорода в воздухе постепенно снижается.

Заключение

Сжигание топлива сопровождается выбросом в атмосферу углекислого газа, азота, серы и других соединений.

Меры по предотвращению загрязнения:

1. сокращение вредных выбросов.
2. контроль выхлопных газов, модификация фильтров.
3. сравнение эффективности и экологических показателей различных видов топлива, переход транспорта на газовое топливо

Перспективы использования электродвигателей, пневмоавтомобилей, автомобилей на солнечных батареях.

Список литературы

1. Учебник по элементарной физике Г.С. Ландсберга. Том I. Механика. Жара. Молекулярная физика / Г.С. Ландсберг . М.: Шрайк, 1994. — с. 608, болен.
2. Стирлинговые двигатели: Сборник статей / Перевод с английского Б.В. Сутугиной; под редакцией доктора технических наук, профессора В.М. Бродянского. — М.: «Мир», 1974.
3. Двигатель Стирлинга / [В.Н. Даниличев, С.И. Ефимов, В.А. Звонок и др.]; под ред. — М.: «Машиностроение», 1972.
4. Мамин Р.Г. Охрана природы. Экология здоровья / Р.Г. Мамин. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2004. — с. 238
5. Голубев А. Новиков Б.И. Окружающая среда и транспорт / А.Г. Голубев, Б.И. Новиков. М.: Транспорт, 1984 — с. 207.

дизельных и карбираторных — доклад

Наша сегодняшняя встреча посвящена тепловым двигателям. Именно они приводят в движение большинство видов транспорта, позволяют получать электроэнергию, несущую нам тепло, свет и комфорт. Как устроены и каков принцип действия тепловых машин?

Понятие и виды тепловых двигателей

Тепловые двигатели — устройства, обеспечивающие превращение химической энергии топлива в механическую работу.

Осуществляется это следующим образом: расширяющийся газ давит либо на поршень, вызывая его перемещение, либо на лопасти турбины, сообщая ей вращение.

Взаимодействие газа (пара) с поршнем имеет место в паровых машинах, карбюраторных и дизельных двигателях (ДВС).

Примером действия газа, создающим вращение является работа авиационных турбореактивный двигателей.

Структурная схема работы теплового двигателя

Несмотря на отличия в их конструкции, все тепловые машины имеют нагреватель, рабочее вещество (газ или пар) и холодильник.

В нагревателе происходит сгорание топлива, в результате чего выделяется количество теплоты Q1, а сам нагреватель при этом нагревается до температуры T1. Рабочее вещество, расширяясь, совершает работу A.

Но теплота Q1 не может полностью превратится в работу. Определенная ее часть Q2 через теплопередачу от нагревшегося корпуса, выделяется в окружающую среду, условно называемую холодильником с температурой T2.

О паровых двигателях

Хронология этого изобретения ведёт свой отсчёт от эпохи Архимеда, придумавшего пушку, стрелявшую с помощью пара. Затем следует череда славных имён, предлагавших свои проекты. Наиболее эффективный вариант устройства принадлежит русскому изобретателю Ивану Ползунову. В отличие от своих предшественников он предложил непрерывный ход рабочего вала за счёт использования попеременной работы 2-х цилиндров.

Сгорание топлива и образование пара у паровых машин происходит вне рабочей камеры. Поэтому их называют двигателями внешнего сгорания.

По такому же принципу образуется рабочее тело в паровых и газовых турбинах. Их далеким прообразом явился шар, вращаемый паром. Автором этого механизма был учёный Герон, творивший свои машины и приборы, в древней Александрии.

О двигателях внутреннего сгорания

В конце XIX века немецким конструктором Августом Отто была предложена конструкция ДВС с карбюратором, где приготавливается топливовоздушная смесь.

Остановимся более подробно на его работе. Каждый цикл работы состоит из 4-х тактов: впуска, сжатия, рабочего хода и выпуска.

Во время первого такта горючая смесь впрыскивается в цилиндр и сжимается поршнем. Когда компрессия достигает максимума, срабатывает система электроподжига (искра от свечи). В результате этого микровзрыва температура в камере сгорания достигает 16 000 — 18 000 градусов. Образующиеся газы давят на поршень, толкают его, проворачивая соединенный с поршнем коленчатый вал. Это и есть рабочий ход, приводящий автомобиль в движение.

А охладившиеся газы через выпускной клапан выбрасываются в атмосферу. Пытаясь улучшить эффективность работы устройства, разработчики увеличивали степень сжатия горючей смеси, но тогда она самовоспламенялась «досрочно».

Немецкий инженер Дизель нашел интересный выход из этого затруднения…

В цилиндрах дизеля за счёт движения поршня сжимается чистый воздух. Это позволило в несколько раз увеличить степень сжатия. Температура в камере сгорания достигает 900 град. В конце такта сжатия туда впрыскивается солярка. Её мелкие капли, смешавшись со столь разогретым воздухом, самовоспламеняются. Образующиеся газы, расширяясь, давят на поршень, осуществляя рабочий ход.

Итак, дизельные двигатели отличаются от карбюраторных:

• По роду используемого топлива. Карбюраторные двигатели — бензиновые. Дизельные — потребляют исключительно солярку.
• Дизель на 15–20 % экономичнее карбюраторных двигателей за счёт большей степени сжатия, но его обслуживание дороже, чем у его соперника — бензинового двигателя.
• В числе минусов дизеля — в холодные российские зимы солярка загустевает, нужен её подогрев.
• Последние исследования американских учёных показали, что выбросы от дизельных двигателей по составу менее вредны, чем от их бензиновых аналогов.

Многолетняя конкуренция между двумя видами ДВС завершилась распределением сферы их использования. Дизельные двигатели как более мощные устанавливаются на морском транспорте, на тракторах и автомобилях большой грузоподъёмности, а карбюраторные — на автомобили малой и средней грузоподъемности, на моторные лодки, мотоциклы и т. д.

Коэффициент полезного действия (КПД)

Эффективность эксплуатации любого механизма определяется его КПД. Паровой двигатель, выпускающий отработанный пар в атмосферу, имеет весьма низкий КПД от 1 до 8%, бензиновые двигатели до 30%, обычный дизельный двигатель до 40%. Безусловно, во все времена инженерная мысль не останавливалась и искала пути повышения КПД.

Талантливый французский инженер Сади Карно разработал теорию работы идеального теплового двигателя.

Его рассуждения были следующими: чтобы обеспечить повторяемость циклов, необходимо, чтобы расширение рабочего вещества при нагревании сменялось его сжатием до первоначального состояния. Этот процесс может совершаться только за счёт работы внешних сил. Причём работа этих сил должна быть меньше полезной работы самого рабочего тела. Для этого следует понизить его давление путём охлаждения в холодильнике. Тогда график всего цикла будет иметь вид замкнутого контура, он то и стал называться циклом Карно. Максимальный КПД идеального двигателя вычисляется по формуле:

Где η сам коэффициент полезного действия, T1 и T2 абсолютные температуры нагревателя и холодильника. Они вычисляются по формуле T= t+273, где t температура по Цельсию. Из формулы видно, что для увеличения КПД необходимо увеличить температуру нагревателя, что ограничено жаропрочностью материала, или понизить температуру холодильника. Максимальный КПД будет при Т= 0К, что также технически неосуществимо.

Реальный коэффициент всегда меньше КПД идеального теплового двигателя. Сравнивая реальный коэффициент с идеальным, можно определить резервы для совершенствования имеющегося двигателя.

Работая в этом направлении, конструкторы снабдили бензиновые двигатели последнего поколения инжекторными системами подачи топлива (впрыскивателями). Это позволяет с помощью электроники добиться его полного сгорания и соответственно увеличить КПД.

Изыскиваются пути уменьшения трения соприкасающихся деталей двигателя, а также улучшения качества используемого топлива.

Прежде природа угрожала человеку, а теперь человек угрожает природе

Со следствиями неразумной деятельности человека приходится сталкиваться уже нынешнему поколению. И значительный вклад в нарушение хрупкого равновесия природы вносит огромный объём тепловых двигателей, используемых на транспорте, в сельском хозяйстве, а также паровых турбин электростанций.

Это вредное воздействие проявляется в колоссальных выбросах и повышении содержания углекислого газа в атмосфере. Процесс сгорания топлива сопровождается потреблением атмосферного кислорода в таких масштабах, что это превышает его выработку всей земной растительностью.

Значительная часть тепла от двигателей рассеивается в окружающей среде. Этот процесс, усугубляемый парниковым эффектом, приводит к повышению среднегодовой температуры на Земле. А глобальное потепление чревато катастрофическими последствиями для всей цивилизации.

Чтобы ситуация не усугублялась, необходима эффективная очистка, отработанных газов, переход на новые экологические стандарты, предъявляющие более жёсткие требования к содержанию вредных веществ в выхлопных газах.

Очень важно использовать только качественное топливо. Хорошие перспективы ожидаются от использования в качестве горючего водорода, поскольку при его сгорании вместо вредных выбросов образуется вода.

В недалеком будущем значительная часть автомобилей, работающих на бензине, будет заменена электромобилями.

Только общими усилиями мы можем сохранить этот удивительный мир, которым природа одарила нашу планету.

Автор: Драчёва Светлана Семёновна

Если это сообщение тебе пригодилось, буда рада видеть тебя в группе ВКонтакте.
А ещё — спасибо, если ты нажмёшь на одну из кнопочек «лайков»:

[PDF] Абстрактные модели тепловых двигателей

• title={Абстрактные модели тепловых двигателей},
  автор={З. С. Ту},
  журнал = {Границы физики},
  год = {2020}
  }
  • Z. C. Tu
  • Опубликовано 12 октября 2020 г.
  • Физика, математика
  • Frontiers of Physics

  Мы ретроспективно рассматриваем три абстрактные модели тепловых двигателей, которые включают классическую абстрактную модель из учебника по теплофизике, основную абстрактную модель для теплофизики. тепловые двигатели конечного времени и уточненная абстрактная модель для тепловых двигателей конечного времени. Подробные модели тепловых двигателей в литературе по термодинамике конечного времени могут быть преобразованы в уточненную абстрактную модель. Также рассматриваются будущие разработки на основе уточненной абстрактной модели.

  View PDF on arXiv

  Стохастические токи и КПД автономной тепловой машины

  • Wen H. Lin, Yi-Hung Liao, P. Lai, Yonggun Jun

  • Physics

    Physical Review E

    201042

    9000

  Экспериментально показано, что броуновский гиратор коллоидной частицы, заключенной в двумерный гармонический потенциал с различными эффективными температурами на ортогональных осях, может работать как…

  Многозадачные квантово-термические машины и кооперативные эффекты

  • Jincheng Lu, Zi Wang, Rongqian Wang, Jiebin Peng, Chen Wang, Jian-Hua Jiang

  • Физика, материаловедение

  • 2022

  Включая фононный процесс, способный улучшить термоэлектрический неупругий процесс совершение неравновесной работы извлечения. В этой работе мы демонстрируем, что неупругие…

  Микроскопическая теория тепловой машины Керзона-Альборна на основе броуновской частицы.

  • Ю. Х. Чен, Цзинь-Фу Чен, Чжаоюй Фэй, Х. Цюань

  • Физика

    Физический обзор. E

  • 2022

  КПД Керзона-Альборна (CA), как КПД при максимальной мощности (ЭМИ) эндореверсивного двигателя Карно, оказывает значительное влияние на термодинамику конечного времени. Однако двигатель CA…

  Микроскопическая тепловая машина с малым рассеянием через кратчайший путь к адиабатичности и кратчайший путь к изотермии

  • Сю-Хуа Чжао, З. Гун, З. Ту

  • Физика

  • 2022

  Мы строим микроскопическую модель двигателей с малым рассеянием, приводя броуновскую частицу в зависящий от времени гармонический потенциал. Кратчайшие пути к адиабатичности и к изотермии…

  Протоколы минимальной диссипации мгновенной равновесной броуновской частицы при зависящих от времени изменениях температуры и потенциала

  Тепловая брахистохрона для гармонически ограниченных броуновских частиц система в неравновесной статистической механике, которая надежно моделирует соответствующие стохастические системы, такие как коллоидные…

  Влияние теплопередачи на характеристики теплового броуновского холодильника

  Успех или неудача: эффективные тепловые устройства в термодинамике.

  

  • Х. Гонсалес-Аяла, А. Кальво Эрнандес, Х. А. Уайт, А. Медина, Х. Роко, С. Веласко

  • Инженерное дело

    Физический обзор. E

  • 2022

  Классическая равновесная термодинамика в общем дает верхние границы Карно для характеристик преобразователей энергии. Тем не менее, предложить более низкие границы — гораздо более тонкий вопрос,…

  Неэластичный термоэлектрический транспорт и колебания в мезоскопических системах

  • Ронгцян Ванг, Чен Ванг, Цзиньчэн Лу, Цзян -Хуа Цзян

  • Физики

    Администрации по физике: x

    9004

  • 2022

    . на стыке между физикой и возобновляемыми источниками энергии возникает новая область исследований, называемая неупругими термоэлектрическими эффектами, где процессы неупругого переноса…

    Геодезический путь для минимальных затрат энергии на пути к изотермии.

    Кратчайший путь к изотермичности — это стратегии управления, позволяющие привести систему в ее равновесное состояние за конечное время и позволяющие быстро оценить влияние контроля. Поиск оптимальной схемы…

    ПОКАЗЫВАЕТ 1-10 ИЗ 115 ССЫЛОК

    СОРТИРОВАТЬ ПОРелевантности Наиболее влиятельные статьиНедавность

    Термодинамика за конечное время: экстремали для несовершенных тепловых двигателей

  • 1977

  Разработано общее описание процессов с работой и двумя тепловыми резервуарами или тремя тепловыми резервуарами в виде скоростей для непрерывных процессов или средних циклов для периодических…

  Коллективные режимы работы спаренных тепловых машин.

  Анализ показывает наличие управляющего параметра, который выбирает различные режимы работы всего массива, давая для последнего общий вывод эффективности Керзона-Альборна, который неожиданно не зависит от того, работают ли отдельные двигатели в массиве. на максимальной мощности.

  Эффективность при максимальной мощности минимальных нелинейных необратимых тепловых двигателей

  • Й. Изумида, К. Окуда

  • Физика

  • 2011

  Веверсивное теоретическое исследование новой нелинейной модели теплового двигателя как минимально нелинейной общей модели КПД при максимальной мощности η* тепловых двигателей, работающих между горячим тепловым резервуаром…

  КПД при максимальной мощности: Аналитически решаемая модель для стохастических тепловых двигателей

  • T. Schmiedl, U. Seifert

  • Математика, физика

  • 2007

  Мы изучаем класс циклических броуновских тепловых двигателей в рамках термодинамики конечного времени. При бесконечно длительном цикле двигатель работает на пределе эффективности Карно, производя, однако,…

  Стохастический тепловой двигатель, использующий активную частицу.

  • А. Кумари, П. С. Пал, А. Саха, С. Лахири

  • Инженерия, физика

    Физический обзор. E

  • 2020

  Показано, что наличие активности приводит к усилению работы двигателя, а КПД можно повысить за счет увеличения силы активности для всего времени цикла, в том числе и в неквазистатическом режиме.

  Универсальное ограничение на эффективность и мощность теплового двигателя с малым рассеянием

  • Ма Ю-Хань, Сюй Дажи, Сунь Хуэй, Сунь Чанг-пу

  • Физика, инженерия

    Physical Review E

  • 2018

  Соотношение ограничений для эффективности и мощности имеет решающее значение для проектирования оптимальных тепловых двигателей, работающих в течение конечного времени. Находим универсальное ограничение между КПД и выходной мощностью для…

  Максимальный КПД стационарных тепловых двигателей при произвольной мощности.

  • А. Рябов, В. Голубец

  • Физика, инженерия

    Физическое обозрение. E

  • 2016

  Выведена универсальная верхняя граница КПД двигателя при произвольной фиксированной мощности и показано, что незначительное снижение мощности ниже ее максимального значения может привести к значительному выигрышу в КПД.

  Взвешенная обратная величина температуры, взвешенный тепловой поток и их применение в термодинамике конечного времени.

  

  • Шици Шэн, З. Ту

  • Физика, инженерия

    Физический обзор. E, Статистическая, нелинейная физика и физика мягкого вещества

  • 2014

  Предложены концепции взвешенной обратной величины температуры и взвешенного теплового потока для тепловой машины, работающей между двумя тепловыми ваннами и производящей механическую работу, и эти концепции перенесены в оптимизация холодильников.

  Скрытые симметрии и нелинейные определяющие соотношения для тепловых двигателей с сильной связью

  • SQSheng и ZCTu

  • Машиностроение

  • 2015

  тепловые резервуары соблюдают один и тот же тип функции; прямой и обратный потоки…

  Универсальное компромиссное соотношение между мощностью и эффективностью тепловых двигателей.

  Доказывается общая нижняя граница рассеяния в терминах квадрата теплового потока, таким образом устанавливая, что неисчезающий ток неизбежно влечет за собой рассеяние, что приводит к универсальному компромиссному соотношению между эффективностью и мощностью.

  Энтропия | Бесплатный полнотекстовый | Глобальная эффективность тепловых двигателей и тепловых насосов с нелинейными граничными условиями

  1. Введение

  Практический опыт показывает, что при оптимизации тепловой установки с использованием теплового энергетического цикла или теплового насоса редко можно позволить себе роскошь выбора компонентов любой из рассматриваемых систем. Вместо этого проектировщику установки часто приходится выбирать между уже существующими стандартизированными машинами. Такие ранее существовавшие тепловые системы будут иметь характеристики почти в соответствии с предпочтениями проектировщика, но редко точно. Каждая из потенциальных тепловых систем будет по-разному реагировать на оптимизацию станции. Если поставщики не предоставят полную и уникальную модель каждой потенциальной тепловой системы, оптимизация предприятия должна в значительной степени основываться на предположениях. Поскольку такие уникальные модели имеют тенденцию становиться предвзятыми, проблема все равно остается. Поэтому мы предлагаем другой подход к сравнению тепловых систем на глобальном уровне. Глобальный в этом подходе означает, что энергетический цикл или тепловой насос рассматриваются как «черный ящик» с глобальной эффективностью, определяемой реальными граничными условиями, определяемыми заводом, на котором работает «черный ящик».

  Надежное сравнение энергоэффективности тепловых систем, выполняющих почти одинаковые функции, выигрывает не только от подхода «черного ящика», но также от безразмерной шкалы и точного определения обратимой энергоэффективности каждой системы. В данной статье под «тепловыми системами» подразумеваются тепловые двигатели и тепловые насосы.

  Подходы «черного ящика» можно определить как независимые от используемой технологии. Важность подхода «черный ящик» определяется его назначением. При сравнении тепловых систем, использующих разные циклы, нет смысла отделять внутренние потери цикла от внешних потерь цикла. За счет конструкции цикла типичные внешние потери, такие как защемление и влияние ограниченных запасов теплообменников, могут быть смягчены и, следовательно, различными способами связаны с внутренними потерями цикла. Если вместо этого цель состоит в том, чтобы изучить возможный потенциал улучшения конкретного цикла, то традиционный анализ второго закона будет очень эффективным. В таком случае нет необходимости в подходе черного ящика.

  В большинстве практических случаев количество источников тепла, а также поглотителей тепла ограничено. Поэтому температуры на выходе из тепловой системы варьируются в зависимости от ее энергоэффективности. Небольшая тепловая машина по сравнению с кажущейся тепловой мощностью источника и стока будет работать при большей разнице температур по сравнению с большой системой. Таким образом, сравнение между тепловыми системами разной величины требует меры, указывающей, насколько мала или велика каждая система по отношению к граничным условиям источника и поглотителя тепла. Кроме того, любое изменение разницы температур означает, что непосредственное сравнение энергоэффективности становится неоднозначным. Вместо этого сравнение энергоэффективности должно относиться к обратимой энергоэффективности каждой системы, а значит, неявно также и к температурам на выходе источника и стока, которые можно было бы получить, используя термодинамически совершенный цикл.

  Сложности добавляет тот факт, что многие тепловые системы работают в условиях, где кажущаяся теплоемкость источника тепла и/или радиатора зависит от температуры. Мы называем их «сложными» или нелинейными. Если кажущаяся теплоемкость постоянна, мы называем их «линейными». В последнем случае аналитические формулы могут быть получены путем определения обратимых температур на выходе источника и стока, а также обратимой энергоэффективности. В сложных или нелинейных случаях нам нужен численный подход.

  В дальнейшем мы будем ссылаться на методы определения обратимой энергоэффективности тепловых двигателей и предложим такой же метод для сравнения тепловых насосов. Очевидно, что системы охлаждения можно сравнивать так же, как и тепловые насосы.

  Лоренц [1] определил тип обратимых циклов, указав, как изменялась температура в конечном источнике и стоке при переносе тепла через них. При таком определении обратимая энергоэффективность может быть найдена аналитически, если политропы цикла Лоренца представляют собой уравнения, подходящие для интегрирования. Однако во многих приложениях, например, в тепловом двигателе, использующем рекуперацию отработанного тепла дизельного двигателя, становится трудно интегрировать политропы.

  Ибрагим и Кляйн [2] дали численное определение извлекаемой работы из обратимого цикла, названного «цикл максимальной мощности». Они использовали несколько небольших циклов Карно в последовательном порядке относительно источника и стока. В Öhman & Lundqvist [3] понятие «Интегрированная локальная эффективность Карно» ηC,Il была определена как обратимая тепловая эффективность цикла максимальной мощности. Используя рисунок 1, мы можем расширить подход, включив в него тепловые насосы.

  Уравнение (1) показывает определение энергоэффективности или теплового КПД обратимой тепловой машины.

  Следовательно, мы можем определить энергоэффективность реверсивного теплового насоса по уравнению (2), работающего при тех же температурах.

  Как объяснено в Öhman & Lundqvist [4], мы можем использовать аппроксимацию эффективности Керзона-Альборна по Керзону и Альборну [5] в уравнении (3), чтобы определить температуру, которой источник и поглотитель уравниваются, используя обратимая тепловая машина, как в уравнении (4), температура Керзона-Альборна TCA. Обратите внимание, однако, что, как поясняется в Омане [6], использование эффективности Керзона-Альборна ограничивает использование уравнения (4) приложениями с линейным источником и стоком. Обобщение на сложные источники и поглотители требует численного решения максимального энергетического цикла для определения этой температуры.

  Мы хотели бы подчеркнуть, что использование уравнения (3) не означает, что описанный метод разработан в соответствии с традициями термодинамики конечного времени, БПФ или эндообратимой термодинамики. Оно используется только как упрощение для вывода уравнения (4) и применимо только к линейным граничным условиям. Öhman [6] объясняет, что уравнение (3) неверно, однако ошибка достаточно мала, чтобы его можно было использовать в уравнении (4) для определения уравнения (5).

  FTT, созданная под влиянием Curzon & Ahlborn [5], представляет собой родственную область науки, часто фокусирующуюся на оптимизации цикла и передаче тепла в ограниченных средах. Донг и др. [7] объясняют общий метод получения оптимальных рабочих точек для эндореверсивных и нереверсивных тепловых двигателей. Ге и др. [8] объясняют достижения термодинамики конечного времени для оптимизации цикла внутреннего сгорания. Фейдт [9] объясняет развитие некоторых традиций термодинамического анализа и то, что FTT основан на идее обратимого цикла, работающего с необратимым теплообменом. Feidt [10] объясняет термодинамический анализ обратных циклов, ясно показывая, что FTT фокусируется на изучении влияния на тепловой КПД, вызванного явными потерями, происходящими из-за технических ограничений. Подход черного ящика фокусируется на тепловом КПД как функции величины тепловой системы по отношению к источнику и стоку без допущений об удельных потерях. По этой причине естественно использовать этот подход также для изучения эффектов сложных граничных условий. Метод, описанный в этой статье, специально предназначен для упрощения передачи результатов практикующим специалистам.

  2.

  Метод

  Используя уравнение (1) и определение обратной кажущейся теплоемкости в источнике как αH=1/(м˙H⋅CpH) и в стоке как αL=1/(м˙L⋅CpL ), Öhman & Lundqvist [4] вывели уравнение (4) следующим образом. (Обратите внимание на ошибку печати в уравнении в ссылке.)

  Как подробно объяснил Оман [6], теперь мы можем определить безразмерную шкалу, называемую «использование» и определенную в уравнении (5), на которую можно спроецировать энергоэффективность тепловой машины.

  Обратите внимание, что Q˙CA определяется только характером источника и стока, а Q˙H — это фактическая скорость поступления тепла в тепловую машину.

  Теперь мы можем построить диаграмму, нанеся различные характеристические данные в зависимости от «использования» в безразмерном виде, что позволит сравнить тепловые машины разной величины относительно конечности источника и поглотителя тепла. Этот подход предложен Оманом [6] для сравнения глобальной энергоэффективности различных реальных тепловых двигателей. Для корреляции глобальной энергоэффективности реального теплового двигателя можно определить «долю Карно» (FoC) по уравнению (6). FoC можно объяснить как измеренный или смоделированный, используя тепловую эффективность, деленную на идеально возможную при данном использовании ψ, где 0≤ψ≤1.

  Обратите внимание, что, ссылаясь на граничные условия обратимой тепловой системы, FoC не эквивалентен общепринятым определениям эксергетической эффективности. Также обратите внимание, что ηC,Il(ψ), определяемый численным методом максимального цикла мощности, может быть легко проверен для линейных граничных условий с использованием уравнений, доступных в стандартной литературе. Приложение A в Öhman [6] предоставляет явные выражения для такой проверки.

  3. Результаты

  3.1. Глобальная эффективность тепловых насосов

  Термодинамические объекты обратимого теплового насоса можно рассматривать как симметричное зеркало тепловой машины, работающей в тех же условиях.

  На рис. 2 показаны температуры источника и стока для двух различных тепловых систем. Справа указаны температуры обратимой тепловой машины, охлаждающей горячий поток из ТН в ТН,выход при нагреве холодного потока из ТЛ в ТЛ,выход, Если Q˙H=Q˙CA температуры на выходе совпадают. С левой стороны указаны температуры реверсивного теплового насоса, нагревающего горячий поток из ТП, выходящего в ТП, и охлаждающего холодный поток из ТП, выходящего в ТП. Если TH,выход≠TL,выход, фиктивная равновесная температура теплового насоса может быть построена так же, как при ТСА в уравнении (4) для линейных граничных условий и из численной модели для сложных граничных условий. Поэтому мы можем использовать уравнения (5) и (7) для определения использования.

  Мы можем понять, что температуры на Рисунке 2 будут симметричны относительно Q˙H=0 по аналогии с циклом максимальной мощности и использованием нескольких последующих очень малых циклов Карно. Циклы Карно обратно применимы к тепловым двигателям и тепловым насосам.

  Öhman [6] предложил уравнение (8) как ожидаемую коррелированную глобальную энергоэффективность реальных тепловых двигателей с низким перепадом температур.

  Уравнение (8) основано на измеренной глобальной энергоэффективности тепловых двигателей в очень широком диапазоне мощностей, температур и технических решений. Тем не менее, это удивительно последовательно. Это позволяет нам очень целесообразно прогнозировать тепловой КПД, а также выходную мощность неопределенной реальной тепловой машины с помощью уравнения (6), зная характеристики определенного набора источников и поглотителей только в том случае, если известно использование. Корреляция описывает среднее значение исторических данных и может считаться нормальной для промышленных возможностей на сегодняшний день.

  Оценка систем тепловых насосов может быть выполнена аналогично тому, как описано выше, путем определения уравнения (9) как доли Карно для реальных тепловых насосов.

  Корреляция FoCCOP(ψ) еще не предпринималась, но предполагается, что она будет выполнена после того, как будет собрано достаточно данных. Однако ясно, что глобальную энергоэффективность тепловых насосов, работающих в неидентичных приложениях, можно систематически сравнивать, используя описанный выше подход.

  3.2. Влияние сложных граничных условий

  Как было объяснено, простая аппроксимация уравнения (3) и, следовательно, также уравнение (4) не могут быть применимы, если исходный поток и/или сливной поток являются сложными/нелинейными. Тем не менее, использование может быть определено с использованием локальных температур, рассчитанных в цикле максимальной мощности. Рисунок 2 в этом случае будет выглядеть существенно иначе. Поэтому не следует ожидать, что корреляция в уравнении (8) действительна для сложных граничных условий.

  В действительности сложные граничные условия являются обычным явлением и требуют более детального изучения. В таких исследованиях полезен подход максимального энергетического цикла, интегрированной локальной эффективности Карно и доли Карно. Следующий упрощенный пример можно использовать, чтобы напомнить нам, что сложные условия нельзя легко рассматривать как приближенно линейные.

  3.3. Демонстрационный пример

  Демонстрационный пример может быть построен путем применения теплового насоса для нагревания потока воздуха путем охлаждения другого потока насыщенного влажного воздуха. Техническим применением может быть процесс струйной сушки или аналогичный, термически определенный согласно таблице 1.

  Удельная теплоемкость холодного воздуха здесь моделируется двумя способами; (i) линейный, что означает, что Cp постоянна и, следовательно, αохлажденного воздуха также постоянна; (ii) сложный, что означает, что Cp постоянна при температуре выше 34 °C и является функцией температуры согласно уравнению (10) ниже 34 °C. Причиной сложности является конденсация воды при дальнейшем охлаждении холодного воздуха ниже 34 °C. Уравнение (10) представляет собой полиномиальную аппроксимацию dh/dT для конденсации влажного воздуха на единицу массы сухого воздуха, рассчитанную в коммерческом программном обеспечении EES (Engineering Equations Solver) с данными о воздухе от Lemmon et al. [11] и данные по H ₂ O от Hyland & Wexler [12].

  Используя набор данных из таблицы 1, мы можем применить численный подход максимального цикла мощности, чтобы получить фиктивную ТХА, выходную температуру холодного потока, использование, интегральную локальную эффективность Карно и КПД для обратимого теплового насоса для линейного холодный поток, так и для сложного холодного потока. Чистые расчетные данные можно найти в Таблице 2.

  При сравнении двух альтернативных характеристик холодного потока становится очевидным, что нелинейный или сложный холодный поток приводит к разнице в обратимо достигаемом COP примерно на 30% по сравнению с предполагаемым линейный холодный поток. На рис. 3 показаны локальные температуры во время двух процессов. Обратите внимание, что эта разница в COP является обратимой. Любой измеренный КПД реальной системы следует сравнивать с правильным КПД, принимая во внимание сложную природу радиатора.

  Температурные диаграммы на рис. 3 ясно показывают, почему интегральная локальная эффективность Карно должна отличаться для двух процессов. Из-за большой разницы в кажущейся теплоемкости холодного потока при конденсации необходимый подъем температуры в тепловом насосе становится меньше. Это приводит к более низкой интегрированной локальной эффективности Карно и большему КПД реверсивного теплового насоса.

  Этот пример показывает, почему корреляция, аналогичная уравнению (8), но для тепловых насосов, вряд ли применима в приложениях со сложными граничными условиями.

  4. Обсуждение

  Объясняемый метод использует обычные термодинамические объекты для создания безразмерного сравнительного метода энергоэффективности черного ящика. Он включает в себя эффекты как первого, так и второго закона. Можно использовать и другие методы, но они, вероятно, станут более сложными. Численный подход к циклу максимальной мощности обеспечивает получение подробной информации о локальных температурах в источнике и стоке и, таким образом, значительно упрощает понимание точек защемления и подобных эффектов.

  Использование подробного эксергетического анализа разрушения является конструктивным при выявлении и оценке необратимости. Однако при определении обратимого теплового КПД эксергетический КПД теряет смысл. Подход интегрированной локальной эффективности Карно представляет собой прямую реализацию нескольких циклов Карно, поэтому его можно напрямую вывести, предполагая нулевое увеличение энтропии.

  При аналогичном систематическом подходе «черный ящик» для тепловых двигателей и тепловых насосов опыт работы с одним типом тепловой системы может быть полезен для понимания эффектов другого.

  Особенно интересный вопрос возникает при симметричном использовании концепции использования тепловых двигателей и тепловых насосов, например, на рис. для тепловых насосов или систем охлаждения. Мы предлагаем исследовать реальный тепловой КПД теплового насоса для дальнейших исследований с использованием метода, описанного в этой статье.

  5. Выводы

  Мы показали, что метод «черного ящика» для исследования эффективности низкотемпературных тепловых двигателей, объясненный Оманом [6], можно распространить и на тепловые насосы.

  Безразмерная шкала использования может использоваться для систематического сравнения теплового КПД тепловых двигателей, а также тепловых насосов с различными величинами относительно источника и стока.

  Подход Ibrahim & Klein [2] с максимальным циклом мощности подходит для определения обратимого теплового КПД тепловой системы со сложными граничными условиями.

  Сложные граничные условия могут оказывать значительное влияние на обратимую тепловую эффективность тепловой системы.

  Благодарности

  Это исследование частично финансировалось KTH. KTH покрывает расходы на публикацию в открытом доступе.

  Вклад авторов

  Хенрик Оман и Пер Лундквист совместно разработали и разработали метод. Хенрик Оман и Пер Лундквист написали статью.

  Конфликт интересов

  Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Спонсор-основатель не участвовал в разработке исследования; при сборе, анализе или интерпретации данных; в написании рукописи и в решении опубликовать результаты.

  Номенклатура

  .

  TH	Горячий поток: температура теплового двигателя/температура теплового насоса	K
  K
  TH,выход	Горячий поток: температура на выходе теплового двигателя/температура на входе теплового насоса насос	K
  W˙	Rate of work	W
  Q˙H	Rate of heat transferred out from the hot flow	W
  Q˙L	Rate of heat transferred в холодный поток	Вт
  ηth,s	Тепловой КПД реверсивной тепловой машины	—
  КПД S	0 Производительность реверсивного теплового насоса0380	—
  ηCA	Curzon–Ahlborn efficiency	—
  TCA	Curzon–Ahlborn temperature	K
  Q˙CA	Curzon–Ahlborn rate of heat transferred out from the горячий поток	Вт
  αH, αL	Обратная кажущаяся теплоемкость горячего и холодного потока	К/Вт
  м˙H, м˙L	0 903 Масса горячего и холодного потока 970380	кг/с
  CpH, CpL	Постоянная, линейная удельная теплоемкость горячего и холодного потока	Дж/кг·K
  C(T) комплексная непостоянная теплоемкость	J/kg·K
  h	Specific enthalpy	kJ/kg
  ψ	Utilization	—
  FoC	Fraction of Carnot for a heat engine	—
  FoC COP	Fraction of Carnot for a heat pump	—
  W˙real	Measured, or simulated rate of work of a thermal system
  W
  W˙s	Реверсивная скорость работы тепловой системы	W

  Каталожные номера

  1. «> Beit З. Вер. Дтч. Инж. 1894 , 38, 63–68. (на немецком языке) [Google Scholar]
  2. Ибрагим, О.М.; Клейн С.А. Абсорбционно-энергетические циклы. Энергия 1996 , 21, 21–27. [Google Scholar] [CrossRef]
  3. Öhman, H.; Лундквист, П. Теория и метод анализа низкотемпературных энергетических циклов. заявл. Терм. англ. 2012 , 37, 44–50. [Google Scholar] [CrossRef]
  4. Öhman, H.; Лундквист, П. Сравнение и анализ производительности с использованием низкотемпературных циклов питания. заявл. Терм. англ. 2013 , 52, 160–169. [Google Scholar] [CrossRef]
  5. Curzon, FL; Альборн, Б. Эффективность двигателя Карно при максимальной выходной мощности. Являюсь. Дж. Физ. 1975 , 43, 22–24. [Google Scholar] [CrossRef]
  6. Оман, Х. Энергетические системы с разностью низких температур и влияние многофазных винтовых расширителей на органические циклы Ренкина. Кандидат наук. Диссертация, Королевский технологический институт KTH, Стокгольм, Швеция, 2 сентября 2016 г. [Google Scholar]
  7. Dong, Y.; Эль-Баккали, А .; Декомб, Г.; Фейдт, М .; Перилхон, К. Ассоциация термодинамики конечного времени и подход на основе графа связей для моделирования эндореверсивного теплового двигателя. Энтропия 2012 , 14, 642–653. [Google Scholar] [CrossRef]
  8. Ge, Y.; Чен, Л.; Сан, Ф. Прогресс в термодинамических исследованиях конечного времени для циклов двигателя внутреннего сгорания. Энтропия 2016 , 18, 139. [Google Scholar] [CrossRef]
  9. Фейдт, М. Оптимальная термодинамика — новые верхние границы. Энтропия 2009 , 11, 529–547. [Google Scholar] [CrossRef]
  10. Фейдт, М. Термодинамика в применении к машинам с обратным циклом, обзор. Междунар. Дж. Рефриг. 2010 , 33, 1327–1342. [Академия Google] [CrossRef]
  11. «> Леммон, E.W.; Якобсен, Р. Т.; Пеннончелло, С.Г.; Друг, Д.Г. Термодинамические свойства воздуха и смесей азота, аргона и кислорода от 60 до 2000 К при давлениях до 2000 МПа. Дж. Физ. хим. Ссылка Данные 2000 , 29, 331–385. [Google Scholar] [CrossRef]
  12. Hyland, R.; Векслер, А. Формулировки термодинамических свойств насыщенных фаз H ₂ O от 173,15 К до 473,15 К. ASHRAE Trans. 1983 , 89, 500–519. [Академия Google]

  Рисунок 1.
  Основная тепловая машина или, если наоборот, тепловой насос.

  Рис. 1.
  Основная тепловая машина или, если наоборот, тепловой насос.

  Рисунок 2.
  Схематическая локальная температура горячего и холодного потоков в тепловом насосе и тепловой машине в зависимости от переносимого тепла (использование). Отрицательная теплота означает тепловой насос, положительная теплота означает тепловую машину.

  Рис. 2.
  Схематическая локальная температура горячего и холодного потоков в тепловом насосе и тепловой машине в зависимости от переносимого тепла (использование). Отрицательная теплота означает тепловой насос, положительная теплота означает тепловую машину.

  Рисунок 3.
  Локальные температуры в °C горячего и двух альтернативных холодных потоков во время двух альтернативных процессов в зависимости от степени использования. Оба расчетных процесса начинаются при использовании -0,69, поскольку теплоемкость двух альтернативных холодных потоков одинакова при температуре выше 34 °C. Обратите внимание, что отрицательное использование указывает на тепловой насос.

  Рис. 3.
  Локальные температуры в °C горячего и двух альтернативных холодных потоков во время двух альтернативных процессов в зависимости от степени использования. Оба расчетных процесса начинаются при использовании −0,69.поскольку теплоемкость двух альтернативных холодных потоков одинакова при температуре выше 34 °C. Обратите внимание, что отрицательное использование указывает на тепловой насос.

  Таблица 1.
  Входная информация для демонстрационного примера.

  Таблица 1.
  Входная информация для демонстрационного примера.

  0 αcooledair Complex

  Объект	Значение	Единица измерения
  Расход горячего воздуха	3,33 кг/с 90950380
  Hot air exit temp	80 (dry)	°C
  Hot air entry temp	60	°C
  Cp (hot air)	1	kJ/kg ·K
  αheatedairflow	0. 3	K/kW
  Cold air flow	1.67	kg/s
  Cold air entry temp	34 (saturated)	°C
  Cp (холодный воздух >34 °C)	1	кДж/кг·K
  C (холодный воздух <34 °C)	Уравнение (10)	кДж/кг·K
  C(Tcooledair) Equation (10)	K/kW
  αcooledair Linear	0. Posted inДвигатель Copyright 2021 Негосударственное частное образовательное учреждение Учебный технический Центр «Светофор». Все права защищены