Рабочее тело тепловой: За один цикл рабочее тело теплового двигателя получает

Содержание

ᐉ Рабочее тело и параметры его состояния

Рабочее тело в теплотехнике и термодинамике — это условное несменяемое материальное тело, расширяющееся при подводе к нему теплоты и сжимающееся при охлаждении и выполняющее работу по перемещению рабочего органа тепловой машины. В теоретических разработках рабочее тело обычно обладает свойствами идеального газа.

Рабочее тело тепловых двигателей — это продукты сгорания углеводородного топлива (бензина, дизельного топлива и др.), или водяной пар, имеющие высокие термодинамические параметры (начальные: температура, давление, скорость и т. д.).

Рабочее тело в ракетостроении — это отбрасываемое от ракеты с целью получения импульса тяги вещество. Например, в электрическом ракетном двигателе рабочим телом является ионизированное расходуемое вещество (например, ксенон).

Рабочее тело в лазерной технике — это оптический элемент лазера, в котором происходит формирование когерентного электромагнитного излучения.

Всякая тепловая машина приводится к движение вследствие происходящего в ней изменения состояния вещества, называемого рабочим телом или рабочим агентом.

Термодинамическая система — это совокупность тел, находящихся в тепловом и механическом взаимодействии друг с другом и окружающей средой.

Рабочее тело определяет тип и назначение тепловой машины. Так у паровой машины рабочим телом является водяной пар, у поршневых двигателей внутреннего сгорания и газотурбинных двигателей — продукты сгорания топлива, у компрессоров холодильных машин рабочим агентом является пар аммиака, фреона и т. д. Для расчета термодинамического анализа работы тепловой машины необходимо знать термодинамические свойства рабочего тела.

Наиболее эффективными рабочими телами для тепловых машин являются газы и пары, обладающие наибольшим коэффициентом объемного расширения.

В технической термодинамике в качестве рабочего тела принимается идеальный газ — условное газообразное вещество, силами взаимодействия между молекулами которого пренебрегают.

В реальных же газах учитываются силы притяжения между молекулами, а молекулы имеют объем. Если реальные газы сильно разряжены, их свойства близки к свойствам идеального газа.

В качестве идеальных газов могут рассматривать такие газы, как азот, гелий, водород.

В общем случае для теплотехнических расчетов вполне допустимо распространение свойств идеального газа на все рассматриваемые газы. Это позволяет упростить математические выражения законов термодинамики.

Очевидно, что одно и то же вещество при различных условиях может находиться в различных состояниях.

Для того чтобы определить конкретные физические условия, при которых рассматривается данное вещество и тем самым однозначно определить его состояние, вводятся параметры состояния вещества.

Параметры состояния газа — это величины, характеризующие данное состояние газа.

К параметрам состояния газа относятся:

  • абсолютная температура
  • абсолютное давление
  • удельный объем
  • внутренняя энергия
  • энтропия
  • энтальпия
  • и др.{\prime}A$ (рис.). Рабочее тело — идеальный газ. У какой машины больше КПД?
    Подробнее

    Задача по физике — 176

    Один моль идеального газа находится в сосуде между двумя массивными поршнями, связанными легкой тонкой нерастяжимой нитью (рис.).

    Поршни могут перемещаться без трения вдоль оси сосуда. Наружное давление отсутствует. Площади поршней $S_{1}$ и $S_{2}$, массы — $m_{1}$ и $m_{2}$, длина нити $L$. Найдите давление газа в сосуде и предельные температуры, при которых возможно существование такой системы.

    Подробнее

    Задача по физике — 177

    Пусть состояние некоторого количества идеального одноатомного газа характеризуется на плоскости $p, V$ точкой А с координатами ($p_{1},V_{0}$).{2}= const$ (рис.). Рабочим телом является идеальный одноатомный газ.
    Подробнее

    Задача по физике — 181

    Найдите КПД цикла, приведенного на диаграмме $p, V$ на (рис. а). Рабочим телом служит один моль идеального одноатомного газа.
    Подробнее

    Задача по физике — 182

    Какая работа совершается во время одного термодинамического цикла, изображенного на рис. а? Каков КПД тепловой машины работающей по этому циклу? Рабочим телом является один моль идеального газа.
    Подробнее

    Задача по физике — 183

    Какая работа совершается во время одного термодинамического цикла, изображенного на рис. а? Каков КПД тепловой машины, работающей по этому циклу? Рабочим телом является один моль идеального газа.
    Подробнее

    Задача по физике — 185

    Над некоторым количеством идеального газа совершается работа по циклу, представленному на рис. Найдите отношение максимального и минимального объемов газа в этом процессе.
    Подробнее

    Задача по физике — 186

    Над некоторым количеством идеального газа совершается работа по циклу, представленному на рис. Найдите отношение максимального и минимального давлений газа в этом процессе.
    Подробнее

    Задача по физике — 187

    Представим себе, что в далеком космосе, вдали от звезд и планет оказалась капля воды.{-23} Дж/град$. Подробнее

    §8. Тепловые машины — ЗФТШ, МФТИ

    Пусть есть тело, называемое рабочим телом, которое может совершать цикл (не обязательно равновесный), периодически вступая в тепловой контакт с двумя телами. Тело с более высокой температурой назовём условно нагревателем, а с более низкой температурой – холодильником. За цикл рабочее тело совершает положительную или отрицательную работу $$ A$$. Такое устройство будем называть тепловой машиной. Тепловая машина, которая служит для получения механической работы, называется  

    тепловым двигателем. Тепловая машина, служащая для передачи количества теплоты от менее нагретого тела (холодильника) к более нагретому (нагревателю), используя работу окружающих тел над рабочим телом, называется тепловым насосом или холодильной установкой (холодильником).{+}}}$$.

    Видим, что КПД теплового двигателя меньше единицы. Причиной этого является то, что для обеспечения периодичности в работе теплового двигателя необходимо часть тепла, взятого у нагревателя, обязательно отдать холодильнику.

    С. Карно (1796 – 1832) установил, что максимальный КПД теплового двигателя, работающего с нагревателем температуры $$ {T}_{1}$$ и холодильником температуры $$ {T}_{2}$$, независимо от рабочего тела есть 

    $$ \eta =1-{\displaystyle \frac{{T}_{2}}{{T}_{1}}}$$.                                                                 (21)

    Это достигается, если рабочее тело совершает цикл Карно, т. е. равновесный цикл, состоящий из двух адиабат и двух изотерм с температурами $$ {T}_{1}$$ и $$ {T}_{2}$$. На изотерме с $$ {T}_{1}$$ рабочее тело получает тепло от нагревателя, а на изотерме с $$ {T}_{2}$$ – отдаёт тепло холодильнику. Цикл Карно для идеального газа изображён на рис. 9:  `1-2` и `3-4` – изотермы, `2-3` и  `4-1` – адиабаты.  Тепловая  машина,  работающая   по прямому или обратному циклу Карно, называется

    идеальной тепловой машиной.

    Газ, совершающий цикл Карно, отдаёт холодильнику `70%` теплоты, полученной от нагревателя. Температура нагревателя $$ {T}_{1}=400 \mathrm{К}$$. Найти температуру холодильника.

    Пусть газ получает за цикл от нагревателя количество теплоты $$ {Q}_{1}$$. Тогда холодильник получает от газа количество теплоты $$ \mathrm{0,7}{Q}_{1}$$. Применив первый закон термодинамики для всего цикла, получим, что $$ {Q}_{1}+(-\mathrm{0,7}{Q}_{1})=A$$. Отсюда работа за цикл $$ A=\mathrm{0,3}{Q}_{1}$$ . КПД цикла $$ \eta ={\displaystyle \frac{A}{{Q}_{1}}}=\mathrm{0,3}$$. Поскольку для цикла Карно $$ \eta =1-{\displaystyle \frac{{T}_{2}}{{T}_{1}}}$$, то температура холодильника

    $$ {T}_{2}={T}_{1}(1-\eta )=\mathrm{0,7}{T}_{1}=280 \mathrm{К}$$.

    КПД тепловой машины, работающей по циклу (рис. 10), состоящему из изотермы `1 – 2`, изохоры `2 – 3` и адиабатического процесса `3 – 1`, равен $$ \eta $$, а разность максимальной и минимальной температур газа в цикле равна $$ ∆T$$. Найти работу, совершённую $$ \nu $$ молями одноатомного идеального газа в изотермическом процессе. 

    При решении задач, в которых фигурирует КПД цикла, полезно предварительно проанализировать все  участки  цикла, используя первый  закон термодинамики, и выявить  участки, где рабочее  тело получает и где  отдаёт  тепло.

    Проведём мысленно ряд изотерм на диаграмме `p-V`. Тогда станет ясно, что максимальная температура в цикле будет на изотерме `1 – 2`, а минимальная в точке `3`. Обозначим их  через $$ {T}_{1}$$ и $$ {T}_{3}$$ соответственно.

    Для  участка `1 – 2` изменение внутренней энергии $$ {U}_{2}-{U}_{1}=0$$. По первому закону термодинамики $$ {Q}_{12}=({U}_{2}-{U}_{1})+{A}_{12}$$. Так как на участке `1 – 2` газ расширялся, то работа газа $$ {A}_{12}>0$$. Значит, и подведённое к газу тепло на этом участке $$ {Q}_{12}>0$$ , причём $$ {Q}_{12}={A}_{12}$$ .          

    На участке `2 – 3` работа газа равна нулю. Поэтому $$ {Q}_{23}={U}_{3}-{U}_{2}$$.  Воспользовавшись записанными выше выражениями для $$ {U}_{3}$$ и $$ {U}_{2}$$ и тем, что $$ {T}_{1}-{T}_{3}=∆T$$, получим Q23=-νcV∆T<0Q_{23}=-\nu c_V\triangle T . Это означает, что на участке `2 – 3` газ получает отрицательное количество теплоты, т. е. фактически отдаёт тепло.

    На участке `3 – 1` теплообмена нет, т. е. $$ {Q}_{31}=0$$ и по 1-му закону термодинамики $$ 0=({U}_{1}-{U}_{3})+{A}_{31}$$. Тогда работа газа

    $$ {A}_{31}={U}_{3}-{U}_{1}=\nu {c}_{V}\left({T}_{3}-{T}_{1}\right)=-\nu {c}_{V}∆T$$.

    Итак, за цикл газ совершил работу $$ {A}_{12}+{A}_{31}={A}_{12}-\nu {c}_{V}∆T$$ и получил тепло только на участке `1 – 2`. КПД цикла

    $$ \eta ={\displaystyle \frac{{A}_{12}+{A}_{31}}{{Q}_{12}}}={\displaystyle \frac{{A}_{12}-\nu {c}_{V}∆T}{{A}_{12}}}$$.

    Так как $$ {c}_{V}={\displaystyle \frac{3}{2}}R$$, то работа газа на изотерме

    $$ {A}_{12}={\displaystyle \frac{3\nu R∆T}{2(1-\eta )}}$$.

    Рабочее тело — Справочник химика 21

        Карно доказал, что этот цикл является циклом максимальной экономичности. Не существует других термодинамических циклов, термический к. п. д. которых был бы больше, чем у цикла Карио. Было также доказано, что термический к. п. д. цикла Карно не зависит от природы рабочего тела, от давления, при котором он протекает, от объема газа, участвующего в цикле, а целиком определяется температурами Т1 и Т2 горячего и холодного источников. Термический к. п. д. цикла Карно выражается формулой [c.32]
        Основными топливами называют топлива, используемые непосредственно для работы двигателя в качестве основного источника энергии и рабочего тела, пусковыми — используемые для воспла- [c.117]

        Современные летательные аппараты имеют ряд гидравлических устройств, в которых рабочими телами являются жидкости, обладающие определенными свойствами. Условия работы жидкостей ь гидравлических системах летательных аппаратов весьма сложные. Они работают в постоянном контакте с различными материалами, из которых изготовлена гидравлическая система, давление жидкостей может достигать 300 кГ/см и более, температура может колебаться от —60 до 50—100 С и выше, что объясняется трением при работе гидроустройств и нагревом всего летательного аппарата в полете. Жидкости гидравлической системы дросселируются с большим перепадом давления через очень малые зазоры, а также подвергаются действию высоких удельных давлений на поверхностях трущихся пар. [c.212]

        Системное свойство слабой предсказуемости, которое никоим образом не означает неуправляемость, понимают как непредсказуемость поведения системы, лишь основываясь на знаниях морфологии и функциях элементов (подсистем). Знание функционально-структурного состава АГВ еще не позволяет сказать, как поведет себя АПЕ, содержащая этот аппарат, поскольку ГА-воздействие есть следствие тесной взаимосвязи АГВ как механической конструкции и рабочего тела (вещества) как носителя физико-химических свойств. Результатом такого взаимодействия является система специфических (уникальность) эффектов, вызывающих изменение скорости (поведение системы) процесса. Таким образом, вторым, образующим систему, свойством ГА-технологий является возникновение в процессе функционирования ГА-АПЕ ряда уникальных технологических эффектов. [c.11]

        Перейдем к рассмотрению подсистемы Аппарат (рис. 1.7). Подсистема состоит из пяти основных структурно-функциональных элементов узлов, функций, преобразований, воздействий и рабочего тела. [c.24]

        Подсистема преобразования форм движения рабочего тела является специфическим продуктом взаимодействия подсистем узлы-рабочее тело» и находит свое отражение в подсистеме функций в качестве одного из ее элементов — перемещение рабочего тела по полостям аппарата». Рассматриваемая подсистема состоит из пяти элементов, завязанных в одну цепочку поступательное движение в приемном патрубке — движение по спирали в безлопаточном рабочем колесе (роторе) или в межлопаточном пространстве ротора — пульсационное движение в зоне прорезей ротора и статора — криволинейное движение в камере озвучивания — поступательное движение в напорном патрубке. [c.26]


        Третий уровень — в специфическом взаимодействии возникающих энергетических полей с рабочим телом (в плоскости воздействие-преобразование подсистемы процесс ). [c.27]

        П гл. 1 было показано, что в элементе процесса химической тех-нологии происходят изменения состояния рабочего тела. Ниже из всех таких изменений будут рассмотрены только те, которые возможны в двух соприкасающихся фазах. [c.143]

        Цикл Карно — это идеальный цикл. Его невозможно в точности осуществить в реальной тепловой машине, потому что нельзя обеспечить изотермический подвод п отвод теплоты, а также расширение и сжатие рабочего тела без теплообмена с окружающей средой. Тем не менее исследования Карно имеют большое значение. Они показали, в частности, что для повышения экономичности тепловых двигателей надо осуществлять подвод теплоты к рабочему телу при возможно более высокой температуре, а отвод — при возможно более низкой. [c.32]

        Уравнение (41) дает выражение работы так называемого а б с о л ю т н о г о адиабатического процесса, т. е. такого процесса, при котором рабочее тело (газ) при своем адиабатическом расширении или сжатии не совершает замкнутого [c.71]

        Коэффициент активного тепловыделения % представляет собой относительную долю теплоты, использованной на нагревание рабочего тела (на повышение его внутренней энергии АС/) и на совершение внешней работы J PdV, от общей теплоты Q, введенной в цикл  [c.155]

        Рабочий процесс в ГТД. Как и в поршневом двигателе, в ГТД для повышения эффективности рабочего процесса воздух или топливо-воздушную смесь до начала горения необходимо подвергать сжатию. Однако если в поршневом двигателе в силу периодичности рабочего процесса все циклы образования рабочего тела, в том числе и сжатие, протекают в цилиндре, то в ГТД это оказывается неприемлемым. Поэтому ГТД кроме газовой турбины имеет компрессор, который давление забираемого из атмосферы воздуха повышает в 5, 10, 20 и более раз, и камеру сгорания, где воздух, поступающий от компрессора, нагревается за счет сгорания топлива. [c.160]

        Для преобразования теплоты в работу необходимо иметь рабочее тело, т. е. вещество, способное воспринимать теплоту и совершать работу. В результате подвода или отвода теплоты рабочее тело либо расширяется, совершая работу, либо сжимается под действием внешних сил с затратой работы извне. [c.19]

        В качестве рабочих тел в тепловых двигателях используют газообразные вещества. Жидкие и твердые вещества не могут быть рабочими телами, потому что изменение их объема под действием тепла незначительно. [c.20]

        Изохорный процесс характеризуется тем, что переход рабочего тела из одного состояния в другое происходит без изменения удельного объема. В системе ри-координат этот процесс изображается прямой линией АВ, параллельной оси ординат (рис. 3, а). Эта линия называется изохорой. Удельное количество теплоты, подводимое к газу в этом процессе, выражается формулой [c.28]

        Термодинамические процессы, в результате которых рабочее тело, проходя последовательно различные состояния, возвращается в  [c.30]

        Основным законом, которому подчиняются термодинамические циклы, является второй закон термодинамики. Согласно этому закону в термодинамическом цикле невозможно полностью преобразовать в работу всю теплоту, подведенную к рабочему телу часть подведенной теплоты должна быть отдана холодному источнику и в работу не преобразуется. [c.31]

        Водяной пар широко используется в качестве рабочего тела в поршневых паровых машинах и паровых турбинах и как теплоноситель в теплообменных аппаратах. Поэтому изучение свойств водяного пара занимает в термодинамике важное место. [c.32]

        Обычно рассматривают истечение пара или газа через сопло (насадок). В зависимости от назначения сопла бывают суживающиеся, цилиндрические и расширяющиеся. Скорость, которую рабочее тело приобретает при выходе из сопла, называют скоростью истечения. Количество (массу) рабочего тела, выходящее из сопла за секунду, называют секундным расходом. Истечение пара или газа считают адиабатным, так как скорости истечения настолько велики, что за время пребывания вещества в сопле между ним и окружающей средой практически нет теплообмена. [c.35]

        Масло является рабочим телом. Механизм работает в условиях окружающей атмосферной среды [c.61]

        Масло, являющееся рабочим телом, заливают в механизм при сборке в количестве 0,8 л. Заменяют на ПР [c.127]

        Наряду с традиционной системой внешнего охлаждения рабочих камер компрессоров и поршневых двигателей, в ряде случаев применяют испарительное охлаждение при непосредственном контакте рабочего тела с мелкодисперсной жидкостью. При этом повышается теплообмен, увеличивается количество отводимого тепла, уменьшается количество отложений, что оказывает существенное влияние на повышение экономичности и эксплуатационной надежности компрессорных машин и тепловых двигателей. Это подтверждается результатами опытно-промышленных исследований, выполненных различными организациями и авторами данной книги. [c.4]


        Из приведенного соотношения следует, что для повышения эффективности цикла необходимо увеличивать степень сжатия и показатель адиабаты рабочего тела. [c.51]

        Для снижения удельной работы сжатия рабочего тела и отвода тепла трения в выполненных поршневых и роторных компрессорах применяют внешнее (через стенку) охлаждение рабочей камеры. Такая система охлаждения цилиндров поршневых компрессоров эффективна при сравнительно небольшой частоте вращения коленчатого вала и относительно больших размерах поверхности охлаждения. [c.62]

        Изменение состояния простого тела может осуществляться любым способом В общем случае претерпеваит изменение вое параметры состояния рабочего тела (давление, объем, температура) — это политропные процессы. Если наложить ограничения на некоторые параметры или величины, то мокно получить частные термэдинамические процессы о идеальным газом  [c.5]

        Отличительной особенностью топливной системы сверхзвукового самолета является ее значительно большая тепловая напряженность. В результате аэродинамического разогрева, а также за счет тепла, отводимого от различных рабочих тел (масла, гидрожидкости и т. п.), температура топлива может повыситься до 150—160° С, в то время как на дозвуковых самолетах она редко поднимается выше 50—80° С. В топливных баках сверхзвукового самолета, где топливо находится продолжительное время, температура его к концу полета может повышаться до 125—130° С (при М = 2,5). В топливных баках дозвукового самолета топливо в процессе полета охлаждается до —20- 30° С. Таким образом, топливо для сверхзвуковых самолетов должно сохранять длительное время свои эксплуатационные свойства при высоких (до 160—180° С) температурах. На сверхзвуковом самолете топливо разогревается до высоких температур в процессе полета со сверхзвуковой скоростью. На участках же Гтолета от взлета до преодоления сверхзвукового барьера топливо находится при относительно невысоких температурах, а в момент запуска силовых установок на земле в зимний период может находиться при отрицательных температурах. Таким образом, топлива для сверхзвуковых самолетов должны сохранять свои эксплуатационные свойства и при низких температурах (до —60° С). [c.109]

        Привод предназначен воспринимать входной потсж энергии и с минимальными потерями передавать ее на преобразование. Активный орган, представляющий собой соответствующим образом скомпонованный узел ГА-обработки, предназначен для организации движения рабочего тела, и, наконец, корпус призв ан обеспечить прием потока рабочего тела, его выпуск, и, кроме [c.25]

        Подсистема функций увязывает подсистемы преобразований, воздействий и рабочее тело с подсистемой узлов, определяет изменение входных величин в выходные через изменение их качества, количества, места, времени и порядка и рассматривается в отношении вещества, энергии и информации. Анализ подсистемы фзшкций позволяет ответить на вопросы, каковы основные функции аппарата и как эти функции осуществляются. Ответ на первый вопрос лежит в плоскости элементов функции-преобразования , а на второй — функции-узлы . Концепты подсистемы функций образуют мерономическое поле ГА-техники. [c.26]

        Подсистема прео(5разований, в свою очередь, состоит из двух подсистем подсистемы преобразования энергии, которое осуществляется на трех уровнях, и подсистемы преобразования форм движения рабочего тела. [c.26]

        Второй уровень — при взаимодействии узлов аппарата с рабочим телом (в плоскости узлы-рабочее тело ) и при возбуждении специфических эффектов (в плоскости воздей- [c.26]

        Наконец, последней подсистемой ГА-технологии является подсистема Вещество . Принципиальные вопросы ее функционально-морфологической структуры, ее внутрисистемные и надсистемные взаимосвязи уже обсуждены. Отмечая роль этой подсистемы, еще раз необходимо подчеркнуть, что одним из основных достоинств ГА-технологии является то, что рабочим телом и обрабатываемой субстанцией служит одно и то же вещество, в чем и лежит дуализм этой подсистемы. [c.27]

        В отличие от обращенного цикла Карно, расшире1ше рабочего тела (хладагента) в парокомпрессионной холоди ьной машине осуществляется не адиабатически (изоэнтропийно), а изо- [c.125]

        Особенности работы газотурбинного двигателя. Газотурбинный двигатель (ГТД)—это тепловой двигатель, в котором энергия предварительно сжатого, а затем нагретого газа преобразуется в механическую работу на валу турбины и в сопле. Особенности турбины (от лат. turbo — вихрь, вращение с большой скоростью) как первичного двигателя заключаются в непрерывности рабочего процесса и во вращательном движении рабочего органа — ротора. Ротор представляет собой колесо с криволинейными лопатками, закрепленными по окружности. Струи рабочего тела (газ) поступают через направляющие устройства на лопатки и, воздействуя на них, приводят ротор во вращение, чем достигается преобразование кинетической энергии газа в механическую работу. [c.160]

        Удельная теплота, подводимая к рабочему телу в политронных. процессах, определяется по формуле [c.30]

        Основное назначение термодинамических процессов, протекающих в любом тепловом двигателе, состоит в том, чтобы превращать теплоту, подводимую к рабочему телу (газу), в полезную работу,, которую газ совершает в процессе своего расширения. Но построить машину, в которой бы газ только расширялся, невозможно. Поэтому во всех тепловых машинах после расширения газа происходит его сжатие и возвращешге в первоначальное состояние. [c.30]

        Если обозначить через q теплоту, подведенною к 1 кг рабочего тела в термодина-миче(ком цикле, а через дг теплоту, отданную холодному источнику, то полезно испо/ьзованная теплота д, т. е. превращенная в полезную работу, будет  [c.31]

        Цикл Карно (рис. 4) образован двумя изотермами и двумя адиабатами. Рабочее тело, параметры состояния которого соответствуют точке а в системе ру-координат, сообщается с источником теплоты, и к нему подводится теплота при постоянной температуре Т1. Тяким образом создаются условия для расщирения рабочего [c.31]

        Не менее важное значение идтеет процесс дросселирования или мятия газа и пара. Дросселированием называется процесс понижения давления пара или газа при прохождении его через какое-либо местное сопротивление в трубопроводе (шайба, задвижка, вентиль и т. д.). При дросселировании рабочее тело расширяется, однако оно не производит внешней работы. При дросселировании реального газа в зависимости от условий температура его может возрастать, уменьшаться или оставаться без изменения. [c.36]


    КПД теплового двигателя – формула идеального в процентах » ГДЗ онлайн

    Автор Беликова Ирина На чтение 4 мин Просмотров 41

    Тепловой двигатель (машина) — это устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую работу, обмениваясь теплотой с окружающими телами. Большинство современных автомобильных, самолетных, судовых и ракетных двигателей сконструированы на принципах работы теплового двигателя. Работа производится за счет изменения объема рабочего вещества, а для характеристики эффективности работы любого типа двигателя используется величина, которая называется коэффициентом полезного действия (КПД).

    Как устроен тепловой двигатель

    С точки зрения термодинамики (раздел физики, изучающий закономерности взаимных превращений внутренней и механической энергий и передачи энергии от одного тела другому) любой тепловой двигатель состоит из нагревателя, холодильника и рабочего тела.

    Рис. 1. Структурная схема работы теплового двигателя:.

    Первое упоминание о прототипе тепловой машине относится к паровой турбине, которая была изобретена еще в древнем Риме (II век до н.э.). Правда, изобретение не нашло тогда широкого применения из-за отсутствия в то время многих вспомогательных деталей. Например, тогда еще не был придуман такой ключевой элемент для работы любого механизма, как подшипник.

    Общая схема работы любой тепловой машины выглядит так:

    Тепловая машина (двигатель) должен работать непрерывно, поэтому рабочее тело должно вернуться в исходное состояние, чтобы его температура стала равна T1. Для непрерывности процесса работа машины должна происходить циклически, периодически повторяясь. Чтобы создать механизм цикличности — вернуть рабочее тело (газ) в исходное состояние — нужен холодильник, чтобы охладить газ в процессе сжатия. Холодильником может служить атмосфера (для двигателей внутреннего сгорания) или холодная вода (для паровых турбин).

    Чему равен КПД теплового двигателя

    Для определения эффективности тепловых двигателей французский инженер-механик Сади Карно в 1824г. ввел понятие КПД теплового двигателя. Для обозначения КПД используется греческая буква η. Величина η вычисляется с помощью формулы КПД теплового двигателя:

    $$η={Аover Q1}$$

    Поскольку $ А =Q1 – Q2$, тогда

    $η ={1 – Q2over Q1}$

    Поскольку у всех двигателей часть тепла отдается холодильнику, то всегда η < 1 (меньше 100 процентов).

    Максимально возможный КПД идеального теплового двигателя

    В качестве идеальной тепловой машины Сади Карно предложил машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Идеальная модель Карно работает по циклу (цикл Карно), состоящему из двух изотерм и двух адиабат.

    Рис. 2. Цикл Карно:.

    Напомним:

    • Адиабатический процесс — это термодинамический процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой (Q=0);
    • Изотермический процесс — это термодинамический процесс, происходящий при постоянной температуре. Так как у идеального газа внутренняя энергия зависит только от температуры, то переданное газу количество тепла Q идет полностью на совершение работы A (Q = A).

    Сади Карно доказал, что максимально возможный КПД, который может быть достигнут идеальным тепловым двигателем, определяется с помощью следующей формулы:

    $$ηmax=1-{T2over T1}$$

    Формула Карно позволяет вычислить максимально возможный КПД теплового двигателя. Чем больше разница между температурами нагревателя и холодильника, тем больше КПД.

    Какие реальные КПД у разных типов двигателей

    Из приведенных примеров видно, что самые большие значения КПД (40-50%) имеют двигатели внутреннего сгорания (в дизельном варианте исполнения) и реактивные двигатели на жидком топливе.

    Рис. 3. КПД реальных тепловых двигателей:.

    Что мы узнали?

    Итак, мы узнали что такое КПД двигателя. Величина КПД любого теплового двигателя всегда меньше 100 процентов. Чем больше разность температур нагревателя T1 и холодильника Т2, тем больше КПД.

    термодинамика — Почему пар является хорошим рабочим телом для тепловых двигателей?

    Другие пункты в сторону, я бы начал с утверждения, что жидкость с низкой удельной теплоемкостью, как вы предположили, не обязательно является хорошим выбором; Я подозреваю, что обычно это было бы действительно плохо, хотя это зависит от большего количества факторов.

    Принцип работы тепловой машины за один рабочий цикл можно грубо смоделировать с помощью адиабатического расширения. Я скопировал изображение:

    Рабочая жидкость, обычно газ, совершает (положительную) работу, перемещаясь в нижний правый угол, увеличивая $V$ и уменьшая $p$, а также $T$.{-\gamma}$$, где $\gamma = \frac{C_P}{C_V}$.

    Имея это в виду, давайте начнем интерпретировать этот график; сначала обратите внимание на тот факт, что

    • процесс начинается в точке, где $T$ является максимальным при нагреве внешним источником тепла;
    • процесс останавливается в точке, где $p$ слишком мало, чтобы поддерживать приемлемую выходную силу/крутящий момент/что-то еще.

    Тогда давайте подумаем о его «наклоне»: лучше быть крутым или пологим?

    Я бы сказал, чем ровнее, тем лучше.

    Быть «крутым» означает большее изменение в $p$ и как-то меньшее (по сравнению с более плоским) изменение в $V$; подумай об этом. В лучшем случае мы можем остановить $p$ на 1 атм, поэтому для хорошего выхода из крутой кривой нам нужно начинать с $p$ намного выше 1 атм. Это означает, что нам нужно спроектировать наш двигатель таким образом, чтобы многие детали выдерживали большое давление; нам может понадобиться сверхмощная барокамера для подогрева рабочей жидкости. Нам также понадобятся тяжелые движущиеся части, чтобы выдержать, например, отказ.грамм. выходной вал застрял в неподвижном состоянии, возможно полное давление на выходе из нагревательной камеры. Такой дополнительный вес, скорее всего, повлияет на общую эффективность отрицательно , а также усложнит сборку машины и сделает ее более опасной.

    Итак, если вы согласны с этим, мы должны предпочесть плоскую кривую, чтобы давление не менялось резко, а выполняло работу постепенно при большем расширении. Заметив, что в большинстве случаев кривая изотермы должна снижаться (как она может быть горячее после выполнения работы?), что означает $\gamma > 1$, лучшее, на что мы можем надеяться, это $\gamma$, близкая к 1.Это достигается за счет высокой удельной теплоемкости.

    А когда дело доходит до высокой удельной теплоемкости, вода, вероятно, лучший выбор, дешевый и безопасный. Я признаю, что большое количество энергии, связанной с фазовым переходом, обычно теряется, но вы можете использовать некоторые из них, например, мы можем нагревать холодную воду выхлопными парами.

    Рекуперация отработанного тепла по циклу Ренкина

    Рекуперация отходящего тепла по циклу Ренкина

    Ханну Яаскеляйнен

    Это предварительный просмотр статьи, ограниченный некоторым исходным содержанием.Для полного доступа требуется подписка DieselNet.
    Пожалуйста, войдите под номером , чтобы просмотреть полную версию этого документа.

    Abstract : Тепло, отводимое от двигателя внутреннего сгорания, например, через охладитель EGR или выхлопную трубу, отражает значительную потерю эффективности. Часть потерянного тепла может быть рекуперирована с использованием цикла Ренкина, где добавляется промежуточный контур теплопередачи, который содержит рабочую жидкость, свойства которой позволяют ей проходить через расширитель, чтобы улавливать часть эксергии источников отработанного тепла.Конструкция системы требует тщательного выбора рабочей жидкости и правильного подбора жидкости для оборудования. Системы органического цикла Ренкина использовались на нескольких прототипах грузовиков в рамках программы SuperTruck Министерства энергетики США.

    Цикл Ренкина

    Цикл Ренкина — это система с замкнутым циклом, в которой рабочая жидкость циркулирует как минимум через испаритель, турбину, конденсатор и насос для преобразования тепла в работу, рис. /температура источника тепла позволяет это.Обычной рабочей жидкостью для установок с циклом Ренкина является вода.

    Рисунок 1 . Базовый цикл Ренкина

    В докритическом цикле Ренкина температура и давление рабочей жидкости остаются ниже критической температуры и давления, рис. 1. В сверхкритическом цикле Ренкина, рис. 2, давление жидкости повышается выше критического давления, и подвод тепла продолжается до критического превышена температура; теплоотвод остается подкритическим. Сверхкритическая работа позволяет избежать изотермической части подвода тепла в докритическом цикле, тем самым повышая среднюю температуру во время подвода тепла и снижая необратимость процесса теплопередачи.Сверхкритические циклы Ренкина иногда называют транскритическими циклами. Благодаря тому, что отвод тепла в цикле Ренкина осуществляется путем конденсации из газа в жидкость, отвод тепла возвращает рабочее тело в докритическое состояние. Циклы, в которых рабочее тело остается в сверхкритическом состоянии во время отвода тепла, возможны с циклом Брайтона.

    Решение об использовании сверхкритического цикла Ренкина зависит от характеристик рабочего тела и температуры источника тепла.Сверхкритические циклы Ренкина дают больше преимуществ, когда источник тепла имеет более высокую температуру. В одном исследовании сверхкритическая работа была выгодна, когда сухая рабочая жидкость использовалась в сочетании с рекуператором, а температура источника тепла была выше 240°C, в то время как влажные жидкости и отсутствие рекуператора продемонстрировали преимущества по сравнению со сверхкритической работой при температуре источника тепла выше 360°C [3764] . Сухие и влажные рабочие жидкости обсуждаются ниже.

    Рисунок 2 . Диаграмма температура-энтропия (T-S) для типичного сверхкритического цикла

    Системы цикла Ренкина обычно используются для рекуперации отработанного тепла в различных приложениях.В зависимости от применения эксергия и энергия потоков отработанного тепла, а также способность отводить тепло к стоку могут значительно различаться. Это оказывает значительное влияние на ряд параметров в системе WHR с циклом Ренкина, включая выбор рабочей жидкости, размер и выбор оборудования.

    ###

    Рабочая жидкость вики | TheReaderWiki

    Для гидравлической энергии рабочая жидкость представляет собой газ или жидкость, которая в основном передает силу, движение или механическую энергию.В гидравлике вода или гидравлическая жидкость передает усилие между гидравлическими компонентами, такими как гидравлические насосы, гидроцилиндры и гидромоторы, которые собраны в гидравлические машины, системы гидравлического привода и т. д. В пневматике рабочей жидкостью является воздух или другой газ, который передает усилие. между пневматическими компонентами, такими как компрессоры, вакуумные насосы, пневматические цилиндры и пневматические двигатели. В пневматических системах рабочий газ также накапливает энергию, поскольку он сжимаем. (Газы также нагреваются при сжатии и охлаждаются при расширении; этот случайный тепловой насос используется редко.) (Некоторые газы также конденсируются в жидкости, когда они сжимаются, и закипают при снижении давления.)

    Для пассивной теплопередачи рабочая жидкость представляет собой газ или жидкость, обычно называемую хладагентом или теплоносителем, который в основном переносит тепло в интересующую область или из нее за счет проводимости, конвекции и / или принудительной конвекции (охлаждение перекачиваемой жидкостью, воздушное охлаждение и т. д.).

    Рабочее тело тепловой машины или теплового насоса представляет собой газ или жидкость, обычно называемую хладагентом, хладагентом или рабочим газом, который главным образом преобразует тепловую энергию (изменение температуры) в механическую энергию (или наоборот) по фазам изменения и/или теплоты сжатия и расширения.Примеры использования фазового перехода включают воду↔пар в паровых двигателях и хлорфторуглероды в большинстве парокомпрессионных систем охлаждения и кондиционирования воздуха. Примеры без фазового перехода включают воздух или водород в двигателях с горячим воздухом, таких как двигатель Стирлинга, воздух или газы в тепловых насосах с газовым циклом и т. д. охлаждение или термоупругое охлаждение и никель-титан в прототипе тепловой машины.)

    Рабочие жидкости, кроме воздуха или воды, обязательно рециркулируют в контуре.Некоторые гидравлические и пассивные системы теплообмена открыты для подачи воды и/или атмосферы, иногда через дыхательные фильтры. Тепловые двигатели, тепловые насосы и системы, использующие летучие жидкости или специальные газы, обычно закрываются предохранительными клапанами.

    Свойства и состояния

    Свойства рабочей жидкости необходимы для полного описания термодинамических систем. Хотя рабочие жидкости обладают многими физическими свойствами, которые можно определить, термодинамические свойства, которые часто требуются при инженерном проектировании и анализе, немногочисленны.Давление, температура, энтальпия, энтропия, удельный объем и внутренняя энергия являются наиболее распространенными.

    Диаграмма давление-объем, показывающая состояние (p, V)

    Если известны хотя бы два термодинамических свойства, можно определить состояние рабочей жидкости. Обычно это делается на диаграмме свойств, которая представляет собой просто график сравнения одного свойства с другим.

    Типичный термодинамический процесс для рабочего тела (переход из состояния 1 в состояние 2)

    Когда рабочая жидкость проходит через технические компоненты, такие как турбины и компрессоры, точка на диаграмме свойств перемещается из-за возможных изменений определенных свойств.Следовательно, теоретически можно нарисовать линию/кривую, которая полностью описывает термодинамические свойства жидкости. В действительности, однако, это может быть сделано только в том случае, если процесс обратим. В противном случае изменения в свойствах представлены пунктирной линией на диаграмме свойств. Этот вопрос на самом деле не влияет на термодинамический анализ, поскольку в большинстве случаев ищутся конечные состояния процесса.

    Работа

    Рабочая жидкость может быть использована для выполнения полезной работы, если она используется в турбине.Также в термодинамических циклах энергия может подводиться к рабочему телу с помощью компрессора. Математическая формулировка для этого может быть довольно простой, если мы рассмотрим цилиндр, в котором находится рабочая жидкость. Поршень используется для передачи жидкости полезной работы. Из механики работа, выполненная из состояния 1 в состояние 2 процесса, определяется как:

    Вт знак равно − ∫ 1 2 Ф ⋅ д с {\ Displaystyle W = — \ int _ {1} ^ {2} \ mathbf {F} \ cdot \ mathrm {d} \ mathbf {s}}

    , где ds — инкрементальное расстояние от одного состояния до другого, а F — приложенная сила.Знак минус вводится, так как в данном случае рассматривается уменьшение объема. Ситуация показана на следующем рисунке:

    Ввод работы на рабочее тело посредством цилиндропоршневой схемы

    Сила определяется произведением давления в цилиндре на площадь его поперечного сечения так, что

    Вт знак равно − ∫ 1 2 п А ⋅ д с знак равно − ∫ 1 2 п ⋅ д В {\ displaystyle {\ begin {align} W & = — \ int _ {1} ^ {2} PA \ cdot \ mathrm {d} \ mathbf {s} \\ & = — \ int _ {1} ^ {2} P\cdot\mathrm {d} V\end{выровнено}}}

    Где A⋅ds = dV — элементарное изменение объема цилиндра.Если из состояния 1 в состояние 2 объем увеличивается, то рабочее тело действительно совершает работу над окружающей средой, что обычно обозначается отрицательной работой. Если объем уменьшается, работа положительна. По определению, данному с приведенным выше интегралом, выполненная работа представлена ​​​​площадью под диаграммой давление-объем. Если мы рассмотрим случай, когда у нас есть процесс с постоянным давлением, то работа просто определяется как

    . Вт знак равно − п ∫ 1 2 д В знак равно − п ⋅ ( В 2 − В 1 ) {\ displaystyle {\ begin {align} W & = — P \ int _ {1} ^ {2} \ mathrm {d} V \\ & = — P \ cdot \ left (V_ {2} -V_ {1} \ справа)\конец{выровнено}}}
    Процесс постоянного давления на диаграмме p – V

    Выбор

    В зависимости от применения используются различные типы рабочих жидкостей.В термодинамическом цикле может быть так, что рабочее тело меняет состояние с газообразного на жидкое или наоборот. Некоторые газы, такие как гелий, можно рассматривать как идеальные газы. Обычно это не так для перегретого пара, и уравнение идеального газа на самом деле не выполняется. Однако при гораздо более высоких температурах он по-прежнему дает относительно точные результаты. Физические и химические свойства рабочей жидкости чрезвычайно важны при проектировании термодинамических систем. Например, в холодильной установке рабочая жидкость называется хладагентом.Аммиак является типичным хладагентом и может использоваться в качестве основной рабочей жидкости. По сравнению с водой (которая также может использоваться в качестве хладагента) аммиак использует относительно высокое давление, что требует более надежного и дорогого оборудования.

    В стандартных воздушных циклах, как и в газовых турбинах, рабочим телом является воздух. В газовой турбине открытого цикла воздух поступает в компрессор, где его давление увеличивается. Таким образом, компрессор передает работу рабочей жидкости (положительная работа). Затем жидкость переносится в камеру сгорания, где на этот раз тепловая энергия поступает за счет сжигания топлива.Затем воздух расширяется в турбине, совершая работу против окружающей среды (отрицательная работа).

    Различные рабочие жидкости имеют разные свойства, и при выборе одной из них разработчик должен определить основные требования. В холодильных установках для обеспечения большой холодопроизводительности требуется большое количество скрытой теплоты.

    Области применения и примеры

    В следующей таблице приведены типичные области применения рабочих жидкостей и примеры для каждой из них:

    Применение Типовая рабочая жидкость Конкретный пример
    Газотурбинные циклы Воздух
    Циклы Ренкина Вода↔пар, пентан, толуол
    Парокомпрессионное охлаждение, тепловые насосы Хлорфторуглероды, гидрохлорфторуглероды, фторуглероды, пропан, бутан, изобутан, аммиак, диоксид серы Коммерческие холодильники, Кондиционеры
    Многоразовая ракета-носитель с выдвижными вертикально-посадочными опорами Гелий [1] Программа разработки многоразовой системы запуска SpaceX

    См.

    Линдси, Кларк (2 мая 2013 г.).«SpaceX показывает ногу для« F-девятки »» . Проверено 2 мая 2013 г. . F9R (произносится как F-niner) показывает маленькую ногу. Конструкция представляет собой вложенный телескопический поршень с рамой… Гелий высокого давления. Должен быть ультралегким.
    • Истоп и МакКонки (1993). Прикладная термодинамика для инженеров-технологов (5-е изд.). Сингапур: Прентис Холл. стр. 9–12. ISBN 0-582-09193-4 .

    рабочая жидкость

    Газ или жидкость под давлением в тепловом двигателе

    Для гидравлической энергии рабочая жидкость представляет собой газ или жидкость, которая в основном передает силу, движение или механическую энергию.В гидравлике вода или гидравлическая жидкость передает усилие между гидравлическими компонентами, такими как гидравлические насосы, гидроцилиндры и гидромоторы, которые собраны в гидравлические машины, системы гидравлического привода и т. д. В пневматике рабочей жидкостью является воздух или другой газ, который передает усилие. между пневматическими компонентами, такими как компрессоры, вакуумные насосы, пневматические цилиндры и пневматические двигатели. В пневматических системах рабочий газ также накапливает энергию, поскольку он сжимаем. (Газы также нагреваются при сжатии и охлаждаются при расширении; этот случайный тепловой насос используется редко.) (Некоторые газы также конденсируются в жидкости при сжатии и закипают при снижении давления.)

    Для пассивной теплопередачи рабочая жидкость представляет собой газ или жидкость, обычно называемую хладагентом или теплоносителем, который в основном передает тепло в интересующую область или из нее путем теплопроводности, конвекции и/или принудительной конвекции ( перекачиваемое жидкостное охлаждение, воздушное охлаждение и т. д.).

    Рабочее тело тепловой машины или теплового насоса представляет собой газ или жидкость, обычно называемую хладагентом, хладагентом или рабочим газом, который главным образом преобразует тепловую энергию (изменение температуры) в механическую энергию (или наоборот) по фазам изменения и/или теплоты сжатия и расширения.Примеры использования фазового перехода включают воду↔пар в паровых двигателях и хлорфторуглероды в большинстве парокомпрессионных систем охлаждения и кондиционирования воздуха. Примеры без фазового перехода включают воздух или водород в двигателях с горячим воздухом, таких как двигатель Стирлинга, воздух или газы в тепловых насосах с газовым циклом и т. д. охлаждение или термоупругое охлаждение и никель-титан в прототипе тепловой машины.)

    Рабочие среды, кроме воздуха или воды, обязательно рециркулируются в контуре.Некоторые гидравлические и пассивные системы теплообмена открыты для подачи воды и/или атмосферы, иногда через дыхательные фильтры. Тепловые двигатели, тепловые насосы и системы, использующие летучие жидкости или специальные газы, обычно закрываются предохранительными клапанами.

    Свойства и состояния

    Свойства рабочей жидкости необходимы для полного описания термодинамических систем. Хотя рабочие жидкости обладают многими физическими свойствами, которые можно определить, термодинамические свойства, которые часто требуются при инженерном проектировании и анализе, немногочисленны.Давление, температура, энтальпия, энтропия, удельный объем и внутренняя энергия являются наиболее распространенными.

    Диаграмма давление-объем, показывающая состояние (p,V)

    Если известны хотя бы два термодинамических свойства, можно определить состояние рабочей жидкости. Обычно это делается на диаграмме свойств, которая представляет собой просто график сравнения одного свойства с другим.

    Типовой термодинамический процесс для рабочей жидкости (переход из состояния 1 в состояние 2)

    Когда рабочая жидкость проходит через технические компоненты, такие как турбины и компрессоры, точка на диаграмме свойств перемещается из-за возможных изменений определенных свойств.Следовательно, теоретически можно нарисовать линию/кривую, которая полностью описывает термодинамические свойства жидкости. В действительности, однако, это может быть сделано только в том случае, если процесс обратим. В противном случае изменения в свойствах представлены пунктирной линией на диаграмме свойств. {2} \ mathrm {d} V \\ & = -P\cdot \left(V_{2}-V_{1}\right)\end{aligned}}} Процесс постоянного давления на диаграмме p–V

    Выбор

    В зависимости от области применения используются различные типы рабочих жидкостей.В термодинамическом цикле может быть так, что рабочее тело меняет состояние с газообразного на жидкое или наоборот. Некоторые газы, такие как гелий, можно рассматривать как идеальные газы. Обычно это не так для перегретого пара, и уравнение идеального газа на самом деле не выполняется. Однако при гораздо более высоких температурах он по-прежнему дает относительно точные результаты. Физические и химические свойства рабочей жидкости чрезвычайно важны при проектировании термодинамических систем. Например, в холодильной установке рабочая жидкость называется хладагентом.Аммиак является типичным хладагентом и может использоваться в качестве основной рабочей жидкости. По сравнению с водой (которая также может использоваться в качестве хладагента) аммиак использует относительно высокое давление, что требует более надежного и дорогого оборудования.

    В стандартных воздушных циклах, как и в газовых турбинах, рабочим телом является воздух. В газовой турбине открытого цикла воздух поступает в компрессор, где его давление увеличивается. Таким образом, компрессор передает работу рабочей жидкости (положительная работа). Затем жидкость переносится в камеру сгорания, где на этот раз тепловая энергия поступает за счет сжигания топлива.Затем воздух расширяется в турбине, совершая работу против окружающей среды (отрицательная работа).

    Различные рабочие жидкости имеют разные свойства, и при выборе одной из них разработчик должен определить основные требования. В холодильных установках для обеспечения большой холодопроизводительности требуется большое количество скрытой теплоты.

    Приложения и примеры

    В следующей таблице приведены типичные области применения рабочих жидкостей и примеры для каждой из них:

    Применение Типичная рабочая жидкость Конкретный пример
    Газотурбинные циклы Воздух
    Циклы Ренкина Вода↔пар, пентан, толуол
    Парокомпрессионное охлаждение, тепловые насосы Хлорфторуглероды, гидрохлорфторуглероды, фторуглероды, пропан, бутан, изобутан, аммиак, диоксид серы Коммерческие холодильники, Кондиционеры
    Многоразовая ракета-носитель с выдвижными вертикально-посадочными опорами Гелий [1] Программа разработки многоразовой системы запуска SpaceX

    См.

    Линдси, Кларк (02 мая 2013 г.).«SpaceX показывает ногу для« F-девятки »» . Проверено 2 мая 2013 г. . F9R (произносится как F-niner) показывает маленькую ногу. Конструкция представляет собой вложенный телескопический поршень с рамой… Гелий высокого давления. Должен быть ультралегким.
    • Истоп и МакКонки (1993). Прикладная термодинамика для инженеров-технологов (5-е изд.). Сингапур: Прентис Холл. стр. 9–12. ISBN 0-582-09193-4 .

    Реактивные жидкости для интенсификации преобразования тепловой энергии

    Тепловые двигатели, холодильные системы и тепловые насосы основаны на термодинамических циклах, в которых инертная рабочая жидкость преобразует поступающую тепловую и механическую энергию в другую полезную форму энергии (работу или тепло) путем циклического преобразования содержащейся в ней тепловой энергии.Хотя выбор рабочей жидкости является основным рычагом повышения производительности термодинамических циклов, зарегистрированная эффективность остается намного ниже максимально достижимой, какой бы ни была жидкость. Этот недостаток сильно влияет на использование отработанного тепла и возобновляемой тепловой энергии в замкнутых энергетических циклах и представляет собой основную причину медленного повышения производительности тепловых насосов и технологий охлаждения.
    С целью эффективного повышения производительности термодинамических циклов предлагаю исследовать принципиально новую термодинамическую структуру, полученную в результате использования уравновешенных реакционноспособных рабочих тел вместо инертных.Предварительные расчеты действительно показали, что одновременное преобразование тепловой и химической энергии реактивных флюидов может привести к интенсификации этих процессов преобразования энергии, существенному повышению эффективности и уменьшению размера любой технологии преобразования энергии, основанной на термодинамических циклах. В частности, REACHER направлен на преодоление основной проблемы, которая в настоящее время мешает мне продемонстрировать — теоретически проверенный — потенциал этой новой концепции преобразования энергии.Этот вопрос заключается в неопределенности наличия термодинамически и кинетически подходящих реакций.
    Поиск подходящих реакционноспособных рабочих жидкостей требует сложного участия нескольких дисциплин: физики (термодинамика жидкости и молекулярная физика), химии (кинетика и проектирование реакций), инженерии энергетических процессов (проектирование термодинамических циклов), математики (математическая формулировка всей оптимизации). проблема), информатика (определение устойчивых алгоритмов для решения реактивной вспышки, реализация алгоритмов оптимизации и машинного обучения).
    Вероятно, из-за сложной междисциплинарности проблемы или из-за пренебрежения этим возможным способом преобразования химической энергии в термодинамические циклы эта область осталась практически неисследованной.
    REACHER стремится к достижению двухуровневой цели: проектирование уравновешенных реакционноспособных жидкостей с помощью оригинальной методологии термодинамического и кинетического прогнозирования с использованием методов группового вклада, вычислительного молекулярного дизайна на основе квантовой химии и машинного обучения ( цель первичного уровня), чтобы позволить исследовать новую область науки об энергетике, основанную на использовании химической энергии в замкнутых термодинамических циклах (цель вторичного уровня).Методология
    REACHER состоит из трех этапов. Во-первых, будет разработан термодинамический прогнозирующий вычислительный инструмент, который будет необходим для реализации дальнейших этапов проекта. Затем будут найдены, разработаны и охарактеризованы термодинамически и кинетически подходящие реакции. Наконец, на основе этого списка жидкостей и с помощью термодинамического инструмента, разработанного изначально, на последнем этапе реализуется методология оптимизации архитектуры термодинамических циклов, работающих с этими жидкостями.
    Успешная разработка REACHER обеспечит фундаментальное понимание того, как химическая энергия может быть эффективно использована для интенсификации термодинамических циклов для получения энергии, охлаждения и обогрева. Если ожидаемые характеристики проанализированных термохимических циклов подтвердятся, результаты этого проекта позволят более эффективно использовать имеющиеся отработанное тепло и возобновляемые источники тепловой энергии с помощью небольших и эффективных машин.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.