background image

Obieg Sabathe 

Opracowanie: Ewa Fudalej - Kostrzewa 

OBIEG SABATHE 

 

 

Oznaczenia jak w obiegu Otto 

Stopień sprężania: 

2

1

s

V

V

 

Stopień rozprężania: 

4

5

r

V

V

 

Stopień wzrostu objętości (stopień obciążenia): 

3

4

V

V

 

Stopień izochorycznego wzrostu ciśnienia

2

3

p

p

 

Zależność pomiędzy stopniem sprężania a stopniem rozprężania: 

3

4

2

4

5

4

2

1

4

5

2

1

r

s

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

V

 

background image

Obieg Sabathe 

Opracowanie: Ewa Fudalej - Kostrzewa 

Ciepło doprowadzone do obiegu (na wykresie T-S, pole a-2-3-4-c) jest sumą ciepła 

doprowadzonego izochorycznie w przemianie 2-3 (na wykresie T-S, pole a-2-3-b) i ciepła 

doprowadzonego izobarycznie w przemianie 3-4 (na wykresie T-S, pole b-3-4-c). 

dp

dv

d

Q

Q

Q

 

3

4

p

dp

2

3

v

dv

T

T

c

M

Q

)

T

T

(

c

M

Q

 

Ciepło odprowadzone (na wykresie T-S, pole a-1-5-c): 

5

1

v

o

T

T

c

M

Q

 

Ciepło obiegu (na wykresie T-S, pole 1-2-3-4-5): 

o

d

Q

Q

Q

 

jest zamieniane na pracę obiegu teoretycznego L

t

, zgodnie z pierwszą zasadą termodynamiki 

(przyrost energii wewnętrznej czynnika roboczego po wykonaniu obiegu jest równy zero). 

Praca obiegu teoretycznego (praca teoretyczna, na wykresie p-V, pole 1-2-3-4-5): 

2

,

1

A

5

,

4

A

4

,

3

A

o

d

t

L

L

L

Q

Q

Q

L

  

gdzie: 

- L

A3,4

 – praca absolutna wykonana przez gaz (oddana na zewnątrz) w przemianie izobarycznej 

3-4: 

3

4

3

4

,

3

V

V

p

L

A

 

- L

A4,5

 – praca absolutna wykonana przez gaz (oddana na zewnątrz) w przemianie izentropowej 

4-5: 

4

5

5

,

4

1

T

T

k

R

M

L

A

 

- L

A1,2

 – praca absolutna wykonana nad gazem (dostarczona z zewnątrz) w przemianie 

izentropowej 1-2: 

1

2

2

,

1

1

T

T

k

R

M

L

A

 

Sprawność obiegu teoretycznego (sprawność teoretyczna): 

3

4

2

3

1

5

3

4

p

2

3

v

1

5

v

d

o

d

o

d

t

T

T

k

T

T

T

T

1

T

T

c

M

T

T

c

M

T

T

c

M

1

Q

Q

1

Q

Q

Q

      (1) 

Temperatury w powyższym równaniu wyznacza się z równań przemian tworzących obieg 

Sabathe: 

- z równania izentropy 1-2 wyznacza się temperaturę T

2

1

k

s

1

1

k

2

1

1

2

1

k

2

2

1

k

1

1

T

V

V

T

T

V

T

V

T

 

- z równania izochory 2-3 wyznacza się temperaturę T

3

background image

Obieg Sabathe 

Opracowanie: Ewa Fudalej - Kostrzewa 

1

1

k

s

2

2

3

2

3

2

3

2

3

T

T

p

p

T

T

T

T

p

p

 

- z równania izobary 3-4 wyznacza się temperaturę T

4

1

1

k

s

3

3

4

3

4

3

4

3

4

T

T

V

V

T

T

T

T

V

V

 

- z równania izentropy 4-5 wyznacza się temperaturę T

5

1

k

1

k

s

1

1

k

1

k

s

4

1

k

r

4

1

k

5

4

4

5

1

k

5

5

1

k

4

4

T

T

T

1

T

V

V

T

T

V

T

V

T

 

Po uwzględnieniu powyższych zależności we wzorze (1) otrzymuje się: 

1

)

1

(

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

k

k

T

T

k

T

T

T

T

k

k

s

k

s

k

k

s

k

s

k

s

k

s

k

t

   

 

(2) 

1

)

1

(

1

1

1

k

k

k

s

t

 

Obieg Sabathe może przejść w obieg Otto, jeśli φ = 1 lub w obieg Diesla, jeśli   = 1. Stosownie 

do tego zależność (2) przyjmie postać: 

- dla φ = 1 

k

1

s

t

1

 - sprawność obiegu teoretycznego Otto, 

- dla   = 1 

1

k

1

1

k

k

1

s

t

 - sprawność obiegu teoretycznego Diesla. 

 

ZADANIA 
1. Silnik cieplny pracuje według teoretycznego obiegu Sabathe. Czynnikiem roboczym jest gaz 

doskonały o następujących parametrach: R=189 J/(kg∙K), c

p

=815 J/(kg∙K). Stopień sprężania 

wynosi ε

s

=14, stopień obciążenia φ=2. Temperatura T

min

=280K, T

max

=2100K. Obliczyć 

ciepło doprowadzone, ciepło odprowadzone, sprawność teoretyczną obiegu. 

Odp.: q

d

 = 1126 kJ/kg, q

odp 

= -559 kJ/kg, η

t

 = 0,503.