Работа расширения и сжатия рабочего тела

Работа расширения и сжатия рабочего тела [c.32]

Полезная работа 1 кг рабочего тела зависит от взаимного расположения процессов расширения и сжатия рабочего тела. Увеличение средней разности давлений между линиями расширения и сжатия позволяет уменьшить размеры цилиндра двигателя. Если обозначить среднее давление через р,-, то работа 1 кг рабочего тела составит [c.265]

Проходящий по часовой стрелке цикл произвольной формы можно использовать для преобразования теплоты в работу, при этом термодинамическое совершенство такого преобразования оценивается по значению термического КПД. Для осуществления замкнутого цикла обязательны расширение и сжатие рабочего тела если эти процессы обратимы, то, благодаря отсутствию потерь на трение, работа цикла будет максимальной. Кроме расширения и сжатия, необходимо осуществлять подвод теплоты к рабочему телу от горячего источника и отвод ее к холодному источнику обратимость этих процессов также способствует увеличению КПД, хотя это пока и не очевидно. Стремление найти наилучшие условия работы теплового двигателя привели С. Карно к созданию эталонного цикла (рис. 3.4), носящего его имя . [c.49]

Эффективность необратимых (реальных) циклов, в которых процессы расширения и сжатия рабочего тела сопровождаются трением, завихрением (внутренняя необратимость) и потерей части полезной работы, оценивается так называемым внутренним к. п. д. т), [см. (1.213)1 [c.141]

К двигателям внутреннего сгорания относятся также газовые турбины и реактивные двигатели. Поршневые двигатели отличаются принципом получения механической работы, который состоит в периодическом расширении и сжатии рабочего тела, находящегося в цилиндре под поршнем, усилие от которого передается с помощью особого механизма. [c.376]

Из рассмотрения цикла на ри-диа-грамме (фиг. 13-2) следует, что полезная работа 1 кг рабочего тела в цикле существенно зависит от взаимного расположения кривых, изображающих процессы расширения и сжатия рабочего тела. [c.248]

ХОДИТ расширение по линии/—/j—2. Так как у—р-диаграмма— рабочая диаграмма, то, следовательно, полезную работу, совершенную в процессе расширения /—с—2, можно определить пло-щ,адью под линией этого процесса, т. е. пл. а—1—с—2—Ь. В процессе 2—d—I рабочее тело взаимодействует с источником низких температур. При этом происходит отвод теплоты q. от рабочего тела и его сжатие. В процессе сжатия затрачивается работа, которая на диаграмме изображается пл. а—1—d—2—Ь. Из диаграммы видно, что работа расширения больше работы сжатия. Полезная работа цикла равна разности работ расширения и сжатия [c.148]

В циклах двигателей с газообразным рабочим телом работа сжатия составляет значительную часть работы расширения. Применение конденсирующихся рабочих тел в паровых турбинах и неконденсирующихся рабочих тел в ДВС, ГТУ и РД приводит к существенным различиям конструкции, рабочего процесса, термодинамических и технико-экономических показателей сравниваемых двигателей. [c.132]

Полезная работа цикла ГТУ, передаваемая внешнему потребителю, равна разности работ расширения в турбине /т и сжатия рабочего тела в компрессоре /к. [c.150]

Теоретическая полезная работа I, которую производит 1 кг рабочего тела за один цикл, может быть определена двумя способами по количеству превращенного в работу тепла или как разность работ расширения и сжатия. [c.385]

Обязательным элементом каждой теплосиловой установки являются устройство, в котором производится работа при расширении рабочего тела (в турбоустановках — турбина, в двигателях внутреннего сгорания — цилиндр с поршнем в такте расширения, в реактивных двигателях — сопло и т. д.), и устройство, в котором за счет подвода работы извне осуществляется сжатие рабочего тела (компрессор, диффузор, насос, цилиндр двигателя внутреннего сгорания в такте сжатия и т. д.). [c.303]

В общем случае изменения состояния рабочего тела последнее вступает во взаимодействие с источниками тепловой и механической энергии системы, что определяет характер изменения параметров рабочего тела — давления, объема и температуры. В технической термодинамике изменение запаса энергии в тепловом источнике принято называть количеством подведенного или отведенного тепла, или внешним теплом, участвующим в процессе, а изменение запаса механической энергии в источнике выражать величиной работы при расширении или сжатии рабочего тела или внешней работой. Основные задачи исследования термодинамических процессов состоят из изучения закономерности изменения состояния рабочего тела и определения принципа распределения энергии в рассматриваемом процессе. Содержание исследования термодинамических процессов состоит из следующего [c.45]

В процессе расширения 1—2 рабочее тело совершает работу, измеряемую в определенном масштабе площадью а—1—2—Ь, которая воспринимается аккумулятором работы Г. В обратном процессе 2—1 вся эта работа затрачивается на сжатие рабочего тела, и аккумулятор работы возвращается в исходное состояние. [c.18]

Поскольку в результате прямого и обратного процессов рабочее тело возвращается в исходное состояние, его внутренняя энергия остается без изменения. Учитывая также равенство работ расширения и сжатия, можно, согласно закону сохранения энергии, утверждать, что если рабочее тело получило от источников определенное количество тепла при расширении, то оно возвратило его полностью при сжатии. [c.18]

Все формулы работы получены для компрессора, не имеющего вредного пространства. Однако эти формулы справедливы и для компрессора с вредным пространством. Действительно, сжатое рабочее тело, остающееся во вредном пространстве, расширяется, совершая работу. Но затем это количество рабочего тела сжимается, на что затрачивается работа. Разница в показателях политропы расширения и сжатия незначительна, а количество рабочего тела во вредном пространстве мало. Поэтому указанные работы расширения и сжатия почти равны и, следовательно, наличие вредного пространства почти не влияет на величину работы. В реальных условиях затрата работы на получение 1 кг сжатого рабочего тела увеличивается с увеличением вредного пространства, так как количество поступающего в компрессор рабочего тела уменьшается, а потери на один ход поршня приблизительно постоянны. [c.106]

Из pti-диаграммы видно (рис. 5-7), что величина работы расширения (или сжатия) зависит не только от начального и конечного состояний тела, но и от характера процесса, в котором рабочее тело переходит из одного состояния в другое. Все процессы 1-а-2, 1-Ь-2, 1-С-2, l-d-2 имеют начальные и конечные параметры одинаковые, но разные площади, изображающие работу. Так, например, [c.59]

На рис. 21-2 изображена схема воздушной холодильной установки, где в качестве рабочего тела применяют воздух, являющийся наиболее удобным, безвредным и доступным рабочим телом. Воздушная холодильная установка работает следующим образом. Воздух, охлаждающий помещение /, сжимается в компрессоре 2, в результате чего температура его увеличивается. Сжатый воздух при постоянном давлении нагнетается в теплообменник 5, в котором охлаждается водой до температуры окружающей среды. После этого сжатый воздух поступает в расширительный цилиндр, или детандер, 4, где расширяется до начального давления. При расширении температура воздуха падает до — 60° или — 70° С, и холодный воз- [c.330]

Следовательно, для увеличения г),, нужно все процессы цикла, в результате которых производится полезная работа, осуществлять с минимальной степенью необратимости. Рассмотрим с этой точки зрения каждый из процессов цикла. Полезная работа цикла во всех без исключения тепловых двигателях производится в результате адиабатического расширения рабочего тела от наивысшего до наинизшего давления в цикле часть этой работы идет затем на сжатие рабочего тела для перевода последнего в начальное или исходное состояние цикла. Из этого следует, что для того, чтобы полезная работа была по возможности больше, необратимость процесса расширения, обусловленная главным образом потерями на трение, должна быть минимальной, а рабочее тело должно сжиматься так, чтобы затраты работы на сжатие были наименьшими. Малая потеря работы при расширении обеспечивается рациональной организацией процесса расширения и в частности хорошими профилями сопел, в которых расширяется пар или газ. [c.526]

Работа, обусловленная изменением объема рабочего тела, называется работой изменения объема (механической работой). Работа, совершаемая рабочим телом против действия внешней силы при расширении газа, называется работой расширения и считается положительной. Работа, затрачиваемая внешними силами на сжатие рабочего тела, называется работой сжатия и считается отрицательной. [c.128]

Для определения термического к. п.д. цикла Ренкина обратимся к рис. 11.5. Сначала определим полезную работу цикла и количество теплоты, подведенной в цикле к 1 кг рабочего тела. Работа цикла равна разности работ расширения пара в турбине и сжатия воды в насосе. Так как процессы расширения и сжатия являются изоэнтропными (адиабатными), удельная потенциальная работа определяется из соотношений [c.166]

Обратный цикл есть круговой процесс холодильной машины и теплового насоса, в котором затрачивается работа извне для того, чтобы теплоту q2 передать из холодильника в теплоприемник. Процесс осуществляется в такой последовательности. При расширении рабочего тела по линии AB (рис. 1.46) к нему подводится количество теплоты q2 от холодильника со средней температурой Тг. При последующем сжатии рабочего тела по линии D А от него отводится в теплоприемник со средней температурой количество теплоты q , большее q2- Таким образом, в обратном цикле теплота цикла Qu — qi — qz < О и работа цикла /ц = /i - / < 0. Другими словами, в обратном цикле линия расширения AB в координатах р, v и линия процесса подвода теплоты аЬс в координатах Т, s лежат ниже линии D А сжатия и da отвода теплоты. Другими признаками обратного цикла являются 1) направление процессов в цикле против часовой стрелки 2) алгебраическая сумма работ и теплот цикла должна быть меньше нуля. [c.63]

Отличие действительных циклов от теоретических заключается в следующем. Открытие и закрытие клапанов в цилиндрах двигателя происходят не в мертвых точках, а с некоторым опережением открытия выпускного клапана и запаздыванием закрытия впускного клапана. Процессы впуска рабочего тела и его выпуска осуществляются при изменяющихся проходных сечениях клапанов, а не при мгновенном открытии и закрытии их в мертвых точках рабочая смесь воспламеняется до прихода поршня в в.м.т. и сгорание протекает при изменяющихся объеме и давлении. Кроме того, в процессе расширения топливо частично догорает работа дви гателя протекает с потерями тепла через охлаждаемые водой или воздухом стенки цилиндров и процессы сжатия и расширения рабочих тел в цилиндре происходят не адиабатно, а политроп-но при переменных значениях показателей политроп, процессы всасывания и выпуска рабочих тел сопровождаются гидравлическими потерями. [c.421]

Для превращения тепловой энергии в механическую работу необходимо, чтобы рабочее тело могло расширяться и производить работу. Кроме процесса расширения, должен происходить процесс, возвращающий газ в его первоначальное состояние, т. е. процесс сжатия. Машина, производящая работу в течение длительного времени, должна быть периодически действующей с чередованием процессов расширения и сжатия. [c.43]

Периодически действующая идеальная тепловая машина работает с постоянной порцией рабочего тела (см. рис. 11). Газ, находящийся в цилиндре с подвижным поршнем, соприкасается с горячим источником тепла (нагревателем) с температурой Т , от которого тепло в количестве подводится к газу. Происходит процесс расширения 1—а—2. Работа расширения газа аккумулируется в механическую энергию вращения маховика М. После завершения процесса расширения газ отключается от контакта с горячим источником. На осуществление процесса сжатия 2—Ь—1 расходуется часть механической энергии маховика. При сжатии рабочее тело входит в контакт с холодным источником тепла (холодильником) с температурой Tj < и отдает ему часть тепла < qi- [c.44]

Цикл Карно состоит из двух изотерм и двух адиабат (рис. 7). В процессе изотермического расширения I—2 рабочему телу (агенту) сообщается количество тепла Qi от теплового резервуара с температурой Т . Поскольку рассматривается обратимый процесс, температура рабочего тела в этом процессе также равна Ti. В процессе изотермического сжатия 3—4 агент отдает количество тепла Q2 тепловому резервуару с температурой Т2, (такую же температуру имеет и сам агент). В процессах 2—3 и 4—I система находится в условиях только тепловой изоляции, поэтому тепло не подводится и не отводится, т. е. dQ — 0. Эти процессы называются соответственно адиабатическим расширением и адиабатическим сжатием . В результате такого цикла количество тепла Qi—Q2 используется в машине и переходит в работу, которая характеризуется площадью цикла W и, кроме того, от теплового резервуара с температурой Ti переходит количество тепла Q2 тепловому резервуару с температурой Т г. [c.31]

Поскольку работа цикла Z равна разности работы, производимой в процессе расширения, и работы, подводимой к аппарату, в котором осуществляется сжатие рабочего тела, Z , то работа, производимая в обратном цикле, может быть выражена уравнением [c.304]

В упрощенном виде работу теплового порщневого двигателя можно представить в следующем виде (рис. 1-18). В цилиндре с подвижным поршнем находится рабочее тело— газ. От какого-либо источника тепла Ти имеющего температуру вьше температуры окружающей среды (этот источник называют верхним, или горячим источником, а также нагревателем) к рабочему телу подводится тепло, при этом рабочее тело расширяется и преодолевает силу, приложенную к поршню следовательно, рабочее тело совершает работу для приведения в движение механизмов, машин или электрического генератора, соединенных с поршнем. Для наглядности под схемой цилиндра двигателя расположим /ои-диаграмму, на которой изобразим процесс расширения газа, а в виде площади 1-2-3-5-6-1 — работу его расширения о>1 (подводить тепло не обязательно на всем участке процесса 1-2-3). С приходом поршня в крайнее правое положение расширение Заканчивается. Чтобы двигатель продолжил работу, необходимо, чтоб поршень возвратился в первоначальное положение, а газ — в первоначальное состояние. Для этого при обратном ходе поршня газ в цилиндре нужно сжимать, т. е. нужно совершить работу Шг для сжатия газа с частичным использованием работы расширения Wi, ранее совершенной газом. Работа, совершенная для сжатия, должна быть меньше работы, полученной при расширении, так как только в этом случае работа двигателя будет целесообразна именно разность работ расширения и сжатия 0У1—гюг, называемая полезной работой, будет иопользо-вана для приведения в действие машин, сочлененных с двигателем. Опыт и расчет пока- [c.29]

Площадь фигуры o-z-b-e-d- эквивалентна работе расширения Wpa m > совершаемой рабочим телом в процессе расширения. Бели из работы расширения Wpa m вычесть работу сжатия И сж) то получим полезную работу цикла Wni [c.404]

Поскольку в обратном цикле сжатие рабочего тела происходит при более высокой температуре, чем расширение, работа сжатия, совершаемая внешними силами, больше работы расширения на величину площади abed, ограниченной контуром цикла. Эта работа превращается в теплоту и вместе с теплотой q2 передается верхнему источнику. Таким образом, затратив на осуществление обратного цикла работу /ц, можно перенести теплоту от источника с низкой темпе- [c.25]

Если при работе тепловой ма-шины изменение состояния рабочего тела происходит по замкнутому циклу, то полезную работу за один цикл можно найти как сумму работ при расширении и при сжатии газа. Пусть изменение состояния газа за цикл представлено диаграммой в координатных осях р, V (рис. 114). Работа газа при расширении положительна и пропорциональна площади фигуры AB DE. Работа газа при сжатии отрицательна и пропорциональна площади фигуры AB DE. Поэтому полная работа газа, равная сумме работ при расширении и сжатии, оказывается пропорциональной площади фигуры B D B цикла на диаграмме в координатных осях р, V. [c.103]

Тепловые двигатели работают таким образом, что рабочее тело расширяется в результате получения теплоты Q, от источника, имеющего высокую температуру. Для того чтобы вернуться в первоначальное состояние, нужно снова сжать рабочее тело, но при этом полезная работа получена не будет. Для получения полезной работы (работа сжатия должна быть меньше работы расширения) необходимо в процессе pa ujnpenHH понизить давление рабочего тела путем отвода от него части теплоты Qa к источнику с более низкой температурой. На рис. 6.1 подвод и отвод теплоты производятся на различных участках цикла подвод в процессе 4-/, а отвод в процессе 2-3. [c.64]

Предположим, что в цилиндре под поршнем заключен 1 кр идеального газа с параметрами р , и 7, . В v—/j-диаграмме это состояние характеризуется точкой I. В этом состоянии к рабочему телу от более высокотемпературного источника иодводится теплота. Осуществляется процесс 1—2 изотермического расширения (вся подведенная теплота расходуется на расширение). В точке 2 рабочее тело с параметрами р. , Ту изолируется от источника теплоты. Поэтому при дальнейшем расширении процесс 2— протекает аднабагио dq = 0), В конце процесса адиабатного рас ширения (точка 3) рабочее тело характеризуется параметрами / д Vs, Т . Затем рабочее тело начинает сжиматься при взаимодействи с источником с низкой температурой, и от него отводится теп лота Происходит изотермическое сжатие (процесс 3—4) В точке 4 рабочее тело опять изолируется от источника теплоты и дальнейшее сжатие и возвращение рабочего тела в первоначаль ное состояние протекает по адиабате 4—1 с повышением темпе ратуры. Цикл замыкается. Таким образом, цикл состоит из двух изотерм и двух адиабат. Полезная работа, полученная в таком цикле, определяется формулой (7.2), графически она изображается площадь о, ограниченной линиями цикла. [c.150]

Ti и T2 — соответственно горячий и холодный источники тепла К — цилиндр машины М—сидящий на ее валу маховик. В цилиндре К с подвижным поршнем находится рабочее тело, которое, расширяясь, может приходить в соприкосновение с горячим источником тепла. Пусть процесс расширения в ру-диаграмме изобразится кривой 1-2-3. Для того чтобы иметь возможность повторить процесс расширения, поршень должен вернуться в свое прежкее положение, а газ — в свое первоначальное состояние. Для этого сжатие газа осуществляется по кривой 3-4-1 при сжатии рабочее тело может приходить в соприкосновение с холодным источником тепла. В процессе 1-2-3 рабочее тело совершает работу расширения, которая передается на вал машины в ptJ-диаграмме эта работа измеряется площадью 1-2-3-5-6-1 в процессе 3-4-1 для совершения работы сжатия расходуется энергия, отнятая от вала за ее счет совершается работа сжатия, которая измеряется площадью 1-4-3-5-6-1. [c.92]

Из последнего выражения следует, что среднее индикаторное давление цикла возрастает с увеличением е, Я, и pi. Так как среднее индикаторное давление, а следовательно, и мощность двигателя при заданном объеме рабочего цилиндра будут тем выше, чем больше внешнее давление pi. то для повышения мощности поршневых двигателей (например, в авиационных двигателях) применяют вместо всасывания наддув воздуха, т. е. подачу его под давлением, б бльшим атмосферного. Кроме того, увеличение разности между средним давлением расширения и средним давлением сжатия рабочего тела приводит к повышению эффективного к. п. д. двигателя, вызываемому снижением доли полезной работы цикла, расходуемой на механические потери. Последнее становится ясным из сопоставления полезной работы цикла, возрастающей с увеличением этой разности давлений, и механических потерь в двигателе, остающихся в первом приближении постоянными. [c.382]

Как и в случае прямых циклов, наиболее совершенным обратным циклом является цикл Карвю, т. е. цикл, состоящий из двух равновесных изотермных и двух равновесных адиабатных процессов (рис 146, б). В обратном цикле Карно рабочее тело термодинамической системы в процессе /-2 получает теплоту в количестве Q от источник теплоты, имеющего температуру Т. Количество полученной теплоты эквивалентно пл I 122. Затем в результате адиабатного сжатия i) процессе 2-3 температура тела повышается до температуры, на беско нечно малое значение, превышающее температуру Т" приемника теп лоты в окружающей среде. Это дает возможность произвести отво теплоты от рабочего тела к приемнику теплоты в равновесном изотерм ном процессе 3-4. Количество теплоты Q", передаваемое при этом ок ружающей среде, эквивалентно пл. 432. В последующем процессе равновесного адиабатного расширения рабочего тела 4-1 его темпера тура вновь понижается до температуры низшего источника теплоты Т, после чего цикл повторяется. В процессах 4-1 и 1-2 рабочее тело совершает некоторую работу, а в процессах 2-3 и 3-4 требуется подвод работы для сжатия рабочего тела. Итоговое количество энергии, под- [c.339]

Цикл Карно состоит из обратимых процессов и поэтому полностью обратим. В том случае, когда цикл совершается в обратном направлении (см. рис. 8), в процессе 4—3 (изотермическое расширение) рабочему телу (агенту) сообщается количество тепла Q2 от теплового резервуара с температурой Т% а в процессе 2—7 (изотермическое сжатие) агент отдает количество тепла Qi тепловому резервуару с температурой 7 . Процессы/—4 и <5—2 это процессы адиабатического расширения и сжатия. В этом цикле суммарная работа сжатия (процесс 3—2—1) больше, чем работа, полученная от расширения агента (процесс 1—4—3), т. е. затрачивается работа, эквивалентная площади цикла в результате от теплового резервуара Т2 (более холодного) отнимается количество тепла Q2 и передается тепловому резервуа- [c.31]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...