ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα. Θερμοδυναμική

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολοικού Τομέα Θερμοδυναμική Ενότητα 8 : Κύκλοι Θερμικών Μηχανών Δρ Γεώριος Αλέξης Τμήμα Μηχανολόων Μηχανικών Τ.Ε.

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Ceative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς.

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έρου του διδάσκοντα. Το έρο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολοικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έρο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

4 Σκοποί Ενότητας Η ενότητα αυτή στοχεύει στην εισαωή των φοιτητών στη λειτουρία και στις έννοιες που σχετίζονται με τους θεωρητικούς κύκλους των θερμικών μηχανών. Με την εμπέδωση των εννοιών αυτών οι φοιτητές θα μπορούν να διακρίνουν τους παράοντες εκείνους που επηρεάζουν το βαθμό απόδοσης μιας θερμικής μηχανής. Τέλος, στόχος της ενότητας αυτής αποτελεί η κατανόηση από τους φοιτητές της σημασίας των εν λόω εννοιών στη συμπεριφορά και τη λειτουρία των θερμικών μηχανών

5 Περιεχόμενα Ενότητας Κύκλος Αέρα-Otto Κύκλος Αέρα-Diesel Μέση Ενδεικνύμενη Πίεση Κύκλος Bayton Κύκλος Rankine 5

6 Κύκλο Αέρα-Otto (βενζινοκινητήρας) in W = ou t 0 = = = s =s s =s s Λόος συμπίεσης:

7 Κύκλο Αέρα-Otto () Διερασία -: Αδιαβατική Διερασία -: Αδιαβατική Βαθμός απόδοσης: v in v out in out in net m m W η () ()

8 Κύκλο Αέρα-Otto () Επομένως: Διότι από τις εξισώσεις () και (): η η η=f() 8

9 Κύκλος Αέρα-Diesel (πετρελαιοκινητήρας) in W P =P out 0 = = s =s s =s s Λόος συμπίεσης: Λόος αποκοπής:

10 Κύκλος Αέρα-Diesel () ) ( m h m h υ υ m u m u W U U m W η in v out in out in net Διερασία -: Αδιαβατική Διερασία -: Αδιαβατική Βαθμός απόδοσης: () ()

11 Κύκλος Αέρα-Diesel () η v Επομένως: Διότι από τις εξισώσεις () και (): και από την ισόθλιπτη διερασία -:

12 Κύκλος Αέρα-Diesel () η = (Otto) = = Είναι αξιοσημείωτο ότι εάν στο βαθμό απόδοσης του κύκλου Diesel ο λόος αποκοπής τείνει στο τότε ο βαθμός απόδοσης λαμβάνει τη μορφή του βαθμού απόδοσης του κύκλου Otto.

13 Μέση ενδεικνύμενη πίεση (mean effetive essue) Είναι εκείνη η σταθερή πίεση που εφαρμόζεται επί ενός εμβόλου που σαρώνει τον ίδιο όκο εμβολισμού και παράεται το ίδιο έρο που παράεται κατά την πραματική κίνηση του εμβόλου με τη μεταβαλλόμενη πίεση. me καθαρόέρο ια ένα κύκλο όκο εμβολισμού ηin η net wok fo one yle dislaement volume Wnet

14 Κύκλο Bayton (αεροστρόβιλος) in Θάλαμος καύσης Συμπιεστής W t Στρόβιλος W Εναλλάκτης θερμότητας out Διερασία -: Ισεντροπική συμπίεση Διερασία -: Ισόθλιπτη Διερασία -: Ισεντροπική εκτόνωση Διερασία -: ισόθλιπτη

15 Κύκλο Bayton () ds=0 d=0 s Λόος συμπίεσης:

16 Κύκλο Bayton () Βαθμός απόδοσης: W W W m h h m h h h h h h m h h h h net t ή in in Για ιδανικά αέρια ενικώς: dh d άρα: η (5)

17 Κύκλο Bayton () Διερασία -: Ισεντροπική Διερασία -: Ισεντροπική Διότι και Άρα ή

18 Κύκλο Bayton (5) και από την εξίσωση (5) προκύπτει: η ή η 5 0 ια μονοβάθμια συμπίεση 0 0 ια πολυβάθμια συμπίεση / = 0 η (%)

19 Κύκλο Bayton (6) Προσδιορισμός του μέιστου έρου: t h h h h w w w Οι θερμοκρασίες Τ και Τ είναι χαρακτηριστικές στον κύκλο και θα προσπαθήσουμε να τις αντικαταστήσουμε με το λόο πιέσεων. P P P P P P ή ή P P (6)

20 Κύκλο Bayton (7) Οπότε η (6) ίνεται: w Εάν θεωρήσουμε,, σταθερές και μηδενίζοντας την πρώτη παράωο του w ως προς το λόο πιέσεων το έρο ίνεται μέιστο.

21 Κύκλο Bayton (8) ) ( ) ( 0 d dw Για αυτή την τιμή του η θερμοκρασία Τ =Τ διότι: ( ) ) ( και οπότε Αλλά επομένως: Τ =Τ Επιπλέον δηλαδή ια μέιστο έρο θα πρέπει Τ =Τ

22 Κύκλο Rankine (ατμοστρόβιλος) B Λέβητας W t Στρόβιλος Αντλία Συμπυκνωτής W C Διερασία -: Ισεντροπική συμπίεση Διερασία -: Ισόθλιπτη Διερασία-: Ισεντροπική εκτόνωση Διερασία -: Ισόθλιπτη t s

23 Κύκλο Rankine () Λέβητας: B =m(h -h ) Στρόβιλος: W t =m(h -h ) Συμπυκνωτής: B =m(h -h ) Αντλία: W =m(h -h ) Βαθμός απόδοσης: W W W (h h ) (h h ) h -h η - =- (h h ) h -h net t out B B in

24 Σημείωμα Αναφοράς Coyight ΑΕΙ Πειραιά ΤΤ, Αλέξης Γεώριος, 06. «Θερμοδυναμική. Ενότητα 8: Κύκλοι Θερμικών Μηχανών». Έκδοση:.0. Αθήνα 06.

25 Τέλος Ενότητας