กระบวนการอะเดียแบติกคืออะไร?

สร้างเครื่องมือความร้อนซึ่งสามารถทำงานโดยใช้ความร้อนคุณจะต้องสร้างเงื่อนไขบางอย่าง แรกของทุก เครื่องยนต์ความร้อน ในการทำงานในโหมดวงจรที่จำนวนของกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ติดต่อกันในการสร้างห่วง ผลของก๊าซรอบล้อมรอบในกระบอกลูกสูบเคลื่อนย้ายที่ทำงาน แต่หนึ่งในวงจรสำหรับเครื่องชุดเล็ก ๆ น้อย ๆ ก็ควรย้ำซ้ำแล้วซ้ำอีกในบางเวลา งานทั้งหมดทำในช่วงเวลาที่กำหนดไว้ในความเป็นจริงโดยแบ่งเวลาให้แนวคิดที่สำคัญอื่น - พลังงาน

ในช่วงกลางของศตวรรษที่ XIX แรกเครื่องยนต์ความร้อนที่ถูกสร้างขึ้น พวกเขาจะทำงาน แต่การใช้จ่ายจำนวนมากขึ้นของความร้อนที่ผลิตจากการเผาไหม้ของน้ำมันเชื้อเพลิง ถูกแล้วที่นักฟิสิกส์ทฤษฎีจะถามว่า" ทำผลงานก๊าซในเครื่องยนต์ความร้อน? วิธีการรับงานมากที่สุดที่มีขั้นต่ำของน้ำมันเชื้อเพลิงหรือไม่? "

เพื่อดำเนินการวิเคราะห์ของ โรงงานก๊าซ มันก็จะแนะนำทั้งระบบของคำจำกัดความและแนวคิด จำนวนทั้งสิ้นของการหาความและสร้างพื้นที่การวิจัยทั้งหมดที่เรียกว่า "อุณหพลศาสตร์วิศวกรรม" ในอุณหพลศาสตร์ถูกนำมาใช้เป็นจำนวนมากโดยสมมติฐานไม่หันเหจากข้อสรุปหลัก ร่างกาย Tools - ก๊าซชั่วคราว (ไม่ได้มีอยู่ในธรรมชาติ) ซึ่งสามารถบีบอัดให้ปริมาณเป็นศูนย์ที่มีโมเลกุลไม่โต้ตอบ ในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติอยู่เฉพาะ ก๊าซจริง ที่มีคุณสมบัติที่ดีที่กำหนดไม่สามารถแยกออกจาก แก๊สอุดมคติ

เพื่อดูรูปแบบของการเปลี่ยนแปลงของสารทำงานก็ได้รับการแนะนำกฎหมายของอุณหพลศาสตร์ที่อธิบายกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์พื้นฐานเช่น:

• กระบวนการ isochoric - กระบวนการที่จะดำเนินการโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงปริมาณของสารทำงานที่ สภาพกระบวนการ isochoric, v = const;
• กระบวนการ isobaric - กระบวนการที่จะดำเนินการโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงความดันในของเหลวทำงาน เงื่อนไขกระบวนการ isobaric, P = const;
• isothermal (isothermal) กระบวนการ - ขั้นตอนที่จะดำเนินการในขณะที่รักษาอุณหภูมิในระดับที่กำหนดไว้ เงื่อนไขกระบวนการ isothermal t = const;
• กระบวนการอะเดียแบติก (อะเดียแบติกจึงเป็นสิ่งที่เรียกว่าทันสมัยวิศวกรรมความร้อน) - กระบวนการที่ดำเนินการในพื้นที่โดยไม่มีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสภาพแวดล้อม เงื่อนไขของกระบวนการอะเดียแบติก, q = 0;
• กระบวนการ polytropic - เป็นกระบวนการทั่วไปที่อธิบายทุกกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์กล่าวข้างต้นเช่นเดียวกับความเป็นไปได้อื่น ๆ สำหรับการปฏิบัติตามในกระบอกสูบที่มีลูกสูบเคลื่อนย้าย

ในระหว่างการสร้างครั้งแรกเครื่องมือความร้อนสืบค้นวงจรในการที่จะได้รับประสิทธิภาพสูงสุด (ค่าสัมประสิทธิ์ของประสิทธิภาพ) ซาดีคาร์น็อตตรวจสอบชุดของกระบวนการทางอุณหพลศาสตร์ที่เป็นแรงผลักดันไปสู่การพัฒนาของวงจรของการตั้งชื่อตามเขา - รอบการ์โนต์ มันตามลำดับดำเนินการ isothermal แล้วกระบวนการบีบอัดอะ สารทำงานหลังจากการดำเนินการของกระบวนการเหล่านี้มีสำรองของพลังงานภายใน แต่รอบยังไม่เสร็จสมบูรณ์ดังนั้นสารทำงานมีการขยายและดำเนินการขั้นตอนการขยายตัว isothermal ครบวงจรและกลับไปเริ่มต้นพารามิเตอร์ของไหลทำงานกระบวนการขยายตัวอะเดียแบติกจะดำเนินการ

Carnot พิสูจน์ให้เห็นว่ามีประสิทธิภาพในวงจรของมันถึงสูงสุดและขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของทั้งสอง isotherms สูงกว่าความแตกต่างระหว่างพวกเขาที่มีประสิทธิภาพตามลําดับความร้อนที่สูงขึ้น ความพยายามที่จะสร้างความร้อนเครื่องยนต์ของรอบ Carnot และได้สำเร็จ มันเป็นวงจรที่เหมาะที่ไม่สามารถดำเนินการ แต่เขาได้รับการพิสูจน์หลักการสำคัญของกฎหมายที่สองของอุณหพลศาสตร์เกี่ยวกับไปไม่ได้ของการรับงานเท่ากับค่าใช้จ่าย ของพลังงานความร้อน มันทำให้จำนวนของคำนิยามของกฎหมายกฎข้อที่สอง (กฎหมาย) ของอุณหพลศาสตร์ตามที่รูดอล์ฟเคลาซิอุสนำแนวคิดของเอนโทรปี ข้อสรุปหลักของการวิจัยของเขา - เอนโทรปีจะเพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่ความร้อน "ความตาย"

ความสำเร็จที่สำคัญที่สุดก็คือความเข้าใจ Clausius ของกระบวนการอะเดียแบติกในการดำเนินงานของของไหลทำงานเอนโทรปีไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นกระบวนการอะเดียแบติก Clausius - เป็น s = const ที่นี่ - เป็นเอนโทรปีซึ่งจะช่วยให้อีกชื่อหนึ่งของกระบวนการนี้ดำเนินการโดยไม่ต้องใส่หรือถอดร้อน - ขั้นตอนการ isentropic นักวิทยาศาสตร์กำลังค้นหาเช่นเครื่องยนต์ร้อนวงจรที่ใดก็ตามที่มีการเพิ่มขึ้นในเอนโทรปี แต่น่าเสียดายที่เขาไม่สามารถสร้าง ดังนั้นจึงอนุมานได้ว่าความร้อนของเครื่องยนต์ไม่สามารถสร้างขึ้นได้ทั้งหมด.

แต่ไม่ใช่นักวิจัยทุกคนได้รับการกำหนดค่าในแง่ร้ายดังนั้น พวกเขากำลังมองหารอบที่เกิดขึ้นจริงสำหรับเครื่องระบายความร้อน ในฐานะที่เป็นผลมาจากการค้นหาของพวกเขานิโคลัสิงหาคมอ็อตโตสร้างความร้อนเครื่องยนต์รอบของเขาซึ่งขณะนี้ถูกนำมาใช้ในเครื่องยนต์ทำงานในน้ำมันเบนซิน นี่คือขั้นตอนการดำเนินการโดยการบีบอัดอะเดียแบติกของร่างกายทำงานและการจัดหาความร้อน isochoric (การเผาไหม้เชื้อเพลิงในปริมาณที่คงที่) แล้วมีการขยายตัวอะเดียแบติก (การทำงานจะกระทำโดยการขนาดกลางที่ทำงานในกระบวนการของการเพิ่มปริมาณของมัน) และการกำจัดความร้อน isochoric เครื่องยนต์สันดาปภายในครั้งแรกของรอบอ็อตโตถูกใช้เป็นก๊าซเชื้อเพลิงที่ติดไฟได้ง่าย carburetors มากภายหลังถูกคิดค้นซึ่งเริ่มที่จะสร้าง benzovozdushnoy ส่วนผสมของอากาศที่มีไอระเหยของน้ำมันเบนซินและอาหารพวกเขาเข้าไปในกระบอกสูบของเครื่องยนต์

อ็อตโตในเชื้อเพลิงผสมวงจรถูกบีบอัดเพื่อให้ปริมาณของการบีบอัดขนาดค่อนข้างเล็กของ - ส่วนผสมน้ำมันเชื้อเพลิงมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการระเบิด (การระเบิดเมื่อแรงกดดันที่สำคัญและอุณหภูมิ) ดังนั้นการทำงานในกระบวนการบีบอัดอะค่อนข้างต่ำ ที่นี่เรานำเสนอแนวคิดอื่น: อัตราส่วนการอัด - อัตราส่วนของปริมาณรวมปริมาณการบีบอัด

หาวิธีที่จะเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงพลังงานอย่างต่อเนื่อง เพิ่มประสิทธิภาพการมองเห็นในการเพิ่มอัตราส่วนการอัด รูดอล์ฟดีเซล พัฒนาวงจรในการจัดหาความร้อนซึ่งจะดำเนินการที่ความดันคงที่ (ในกระบวนการ isobaric) วงจรการใช้เป็นพื้นฐานสำหรับเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเชื้อเพลิงดีเซล (หรือเรียกว่าน้ำมันเชื้อเพลิงดีเซล) ในรอบการผสมน้ำมันเชื้อเพลิงดีเซลไม่มีการบีบอัดและอากาศ ดังนั้นพวกเขากล่าวว่าผลงานจะดำเนินการในกระบวนการอะเดียแบติก อุณหภูมิและความดันที่ปลายสูงบีบอัดเพื่อให้ผ่านหัวฉีดฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงจะดำเนินการ. มันมีการผสมกับอากาศร้อนในรูปแบบที่มีส่วนผสมที่ติดไฟได้ มันเผาไหม้นี้จะเพิ่มการใช้พลังงานภายในของสารทำงาน ก๊าซต่อไปโดยการขยายตัวของอะมีจังหวะการทำงานดำเนินการ

พยายามที่จะใช้วงจรดีเซลเครื่องยนต์ความร้อนล้มเหลวดังนั้นกุสตาฟทริงเลอร์สร้างวงจรรวม Trinklera และใช้ในเครื่องยนต์ดีเซลในปัจจุบัน ในวงจรของความร้อนที่จัดทำโดย Trinklera isochore แล้วใน isobars แต่หลังจากนี้จะทำกระบวนการอะเดียแบติกของการขยายตัวของสารทำงาน

โดยการเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ลูกสูบความร้อนและการทำงานของกังหัน แต่กระบวนการของพวกเขาในการกำจัดความร้อนในตอนท้ายของการขยายตัวอะประโยชน์ของก๊าซจะดำเนินการโดย isobars บนเครื่องบินเครื่องยนต์กังหันก๊าซและกระบวนการอะเดียแบติกเทอร์โบเกิดขึ้นสองครั้งในช่วงการบีบอัดและการขยายตัว

ที่จะปรับทุกแนวคิดพื้นฐานของกระบวนการอะเดียแบติกได้รับการเสนอสูตรการตั้งถิ่นฐาน มีค่าที่สำคัญปรากฏขึ้นที่เรียกว่าดัชนีอะ ความคุ้มค่าคุ้มก๊าซ diatomic (ออกซิเจนและไนโตรเจน - เป็นก๊าซ diatomic หลักอยู่ในอากาศ) เท่ากับ 1.4 ในการคำนวณดัชนีอะใช้มีสองลักษณะที่น่าสนใจคือความจุความร้อน isobaric และ isochoric ของสารทำงาน อัตราส่วนของ K = Cp / Cv - ดัชนีอะ

ใช้กระบวนการอะเดียแบติกในรอบทฤษฎีของเครื่องยนต์ความร้อนทำไม? ดำเนินการจริงกระบวนการ polytropic แต่เนื่องจากความจริงที่ว่าพวกเขาเกิดขึ้นในอัตราที่สูงเป็นที่ยอมรับที่จะถือว่าขาดการแลกเปลี่ยนความร้อนกับสภาพแวดล้อม

90% ของการผลิตไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นโดยพืชพลังงานความร้อน ในพวกเขาเป็นสารทำงานที่ใช้อบไอน้ำ มันถูกผลิตเมื่อเดือด เพื่อเพิ่มความสามารถในการทำงานของไอน้ำก็เป็นยวดยิ่ง จากนั้นแรงดันสูงไอน้ำร้อนยวดยิ่งจะถูกส่งไปยังกังหันไอน้ำ นอกจากนี้ยังใช้การขยายตัวของไอน้ำในกระบวนการอะเดียแบติกสถานที่ กังหันได้รับกลิ้งก็ถูกส่งไปยังเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ที่ในที่สุดก็สร้างกระแสไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภค กังหันไอน้ำทำงานในรอบแร จะเป็นการดีอย่างมีประสิทธิภาพนอกจากนี้ยังมีความเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิและแรงดันไอน้ำ

เท่าที่เห็นจากข้างต้นกระบวนการอะเดียแบติกเป็นเรื่องธรรมดามากในการผลิตพลังงานกลและไฟฟ้า