1
Wykład 9
9.2 Chłodziarka
9.1 Idealny silnik tłokowy
9.3 Cykl Otto
9.4 Cykl Diesla
9.5 Silnik odrzutowy
1
Wykład 9
9.2 Chłodziarka
9.1 Idealny silnik tłokowy
9.3 Cykl Otto
9.4 Cykl Diesla
9.5 Silnik odrzutowy
2
9.1 Idealny silnik tłokowy
tłok
Wlot pary
Cylinder
J. Cugnot, 1771
3
Cykl maszyny parowej wygląda następująco:
V
0
V
1
V
2
p
0
p
1
1
2
3
4
5
p
V
Kolejne etapy zamkniętego
cyklu są następujące:
1 Tłok spoczywa, para dostaje
się z kotła do cylindra, wzrasta
ciśnienie.
2
Tłok porusza się, para dopływa,
ciśnienie stałe, objętość
wzrasta.
3
Dostęp pary zamknięty,
adiabatyczne rozprężania
4
Otwarcie cylindra do chłodnicy, szybki spadek ciśnienia, stała objętość.
5
Usuwanie resztek pary, stałe ciśnienie, objętość maleje.
Praca wykonywana jest na odcinkach 2,3 i 5. Przyjmuje ona
następujące wartości.;
4
)
(
1
1
)
(
0
2
0
5
1
2
1
1
1
3
0
1
1
2
V
V
p
L
V
V
V
p
L
V
V
p
L
Całkowita praca jest równa sumie tych przyczynków.
9.2 Chłodziarka
Znając cykl Carnota możemy zdefiniować chłodziarkę, czyli
urządzenie pracujące cyklicznie i przenoszące ciepło ze
zbiornika o niższej temperaturze, do zbiornika o wyższej
temperaturze.
Wydajność chłodziarki:
1
1
1
2
1
2
1
2
T
T
Q
Q
Q
W
Q
wł
praca
chł
efekt
ch
5
1
2
1
T
T
1
1
1
2
T
T
ch
T
2
T
1
®
Q
2
T
2
T
1
Q
2
W
W
T
2
> T
1
®
6
Chłodziarkę możemy również zastosować do ogrzewania
ciepłem Q1 zbiornika kosztem chłodnicy. Wtedy mamy do
czynienia z tzw. pompą cieplną . Wydajność pompy
cieplnej opartej na cyklu Carnota jest następująca;
2
1
1
2
2
2
1
1
T
T
Q
Q
Q
W
Q
pc
7
9.3 Cykl Otto
Cykl Otto jest to cykl pracujący pomiędzy dwoma adiabatami i
dwoma izochorami.
1
2
1
)
(
1
V
V
1
2
3
4
p
V
Q
1
Q
2
T
S
1
2
3
4
Q
1
Q
2
V
2
V
1
8
9
10
9.4 Cykl Diesla
Cykl Diesel’a jest to cykl pracy silnika pracującego pomiędzy
dwoma adiabatami, oraz izochorą i izobarą.
1
2
3
4
p
V
Q
1
Q
2
T
S
1
2
3
4
Q
1
Q
2
V
2
V
1
V
3
1
3
2
2
4
1
(
)
(
)
V
V
Q
mc T
T
Q
mc T
T
11
Ciepło Q
1
dostarczane w przemianie izobarycznej 2-3, a ciepło
Q
2
oddawane w przemianie izochorycznej 4-1 zgodnie z
równaniami;
Wobec powyższego możemy dla obserwowanego procesu
cyklicznego napisać:
1
2
1
2
0
Q
Q
W
U
W
Q
Q
Wydajność cyklu Diesla wyraża się następująco:
2
4
1
1
4
1
1
1
3
2
2
3
2
(
)
(
/
) 1
1
1
1
1
(
)
(
/
) 1
V
th
p
W
Q
c T
T
T T T
Q
Q
c T
T
T T T
1
2
1
2
3
2
3
)
)(
1
(
1
)
(
1
V
V
V
V
V
V
12
Wykorzystując równanie gazu doskonałego, oraz równanie
adiabaty dla przemian 1-2 i 3-4, otrzymujemy na wydajność
wyrażenie:
13
paliwo
spalanie
Gazy
spalinowe
powietrze
1
2
3
4
9.5 Silnik odrzutowy
14
Cykl pracy silnika odrzutowego nie jest zamknięty i wygląda
następująco;
1
2
3
4
T
S
Na odcinku 1-2 następuje zwolnienie prędkości powietrza, wzrasta ciśnienie,
Na odcinku 2-3 następuje spalanie pod stałym ciśnieniem,
W punkcie 4 następuje rozprężanie, przy czym prędkość na wylocie jest
większa niż na wlocie.