Kev ua haujlwm ntawm ntau hom tshuab yog tus cwj pwm los ntawm qhov ntsuas tseem ceeb xws li kev ua haujlwm ntawm lub tshuab cua sov. Txhua xyoo, engineers siv zog los tsim cov cuab yeej siv siab dua uas, ntawm cov nqi roj qis, yuav muab qhov txiaj ntsig siab tshaj plaws los ntawm kev siv.
Lub tshuab hluav taws xob cua sov
Ua ntej nkag siab tias qhov ua tau zoo yog dab tsi, nws yuav tsum nkag siab tias qhov txheej txheem no ua haujlwm li cas. Yog tsis paub lub hauv paus ntsiab lus ntawm nws qhov kev ua, nws yog tsis yooj yim sua kom paub cov ntsiab lus ntawm qhov ntsuas no. Lub tshuab cua sov yog ib qho khoom siv uas ua haujlwm los ntawm kev siv lub zog sab hauv. Txhua lub cav hluav taws xob uas hloov cov thermal zog rau hauv lub tshuab hluav taws xob siv lub thermal expansion ntawm cov khoom nrog qhov kub thiab txias. Nyob rau hauv lub xeev cov cav tov, nws muaj peev xwm tsis tsuas yog hloov lub ntim ntawm cov teeb meem, tab sis kuj lub cev zoo li. Kev ua haujlwm ntawm lub cav zoo li no yog ua raws li cov cai ntawm thermodynamics.
Txoj hauv paus ntsiab lus
Yuav kom nkag siab tias lub tshuab cua sov ua haujlwm li cas, nws yog qhov yuav tsum tau xav txog cov hauv pausnws designs. Rau kev ua haujlwm ntawm cov cuab yeej, ob lub cev xav tau: kub (rhaub) thiab txias (lub tub yees, txias). Lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua haujlwm ntawm cov tshuab cua sov (kev ua haujlwm ntawm cov tshuab cua sov) nyob ntawm lawv hom. Feem ntau, lub tshuab nqus tsev vacuum ua lub tub yees, thiab txhua yam roj uas kub hnyiab hauv qhov cub ua rau lub rhaub. Qhov ua tau zoo ntawm lub tshuab cua sov zoo yog pom los ntawm cov qauv hauv qab no:
Efficiency=(Theating - Txias) / Theating. x 100%.
Tib lub sijhawm, kev ua haujlwm ntawm lub cav tiag tiag tsis tuaj yeem tshaj tus nqi tau txais raws li cov qauv no. Tsis tas li ntawd, qhov ntsuas no yuav tsis dhau tus nqi saum toj no. Txhawm rau kom ua haujlwm tau zoo, feem ntau ua rau qhov kub ntawm lub rhaub thiab txo qhov kub ntawm lub tub yees. Ob qhov txheej txheem no yuav raug txwv los ntawm kev ua haujlwm tiag tiag ntawm cov khoom siv.
Heat engine efficiency (formula)
Thaum lub sijhawm ua haujlwm ntawm lub tshuab cua sov, ua haujlwm tiav, vim tias cov roj pib poob zog thiab txias rau qee qhov kub. Cov tom kawg feem ntau yog ob peb degrees saum toj ib puag ncig huab cua. Qhov no yog lub tub yees kub. Xws li cov cuab yeej tshwj xeeb yog tsim los ua kom txias nrog cov condensation tom qab ntawm cov pa tso pa tawm. Nyob qhov twg condensers nyob, qhov kub ntawm lub tub yees yog qee zaum qis dua qhov ntsuas kub.
Hauv lub tshuab cua sov, lub cev, thaum cua sov thiab nthuav dav, tsis muaj peev xwm muab tag nrho nws lub zog sab hauv los ua haujlwm. Qee qhov cua sov yuav raug xa mus rau lub tub yees nrog rau cov pa pa los yog chav. Qhov nothermal internal zog yog inevitably poob. Thaum lub sij hawm roj combustion, lub cev ua hauj lwm tau txais ib tug npaum li cas ntawm tshav kub Q1 los ntawm lub rhaub. Tib lub sijhawm, nws tseem ua haujlwm A, thaum lub sijhawm nws hloov ib feem ntawm lub zog thermal rau lub tub yees: Q2<Q1.
EFFICIENCY characterizes lub efficiency ntawm lub cav nyob rau hauv lub tshav pob ntawm lub zog hloov dua siab tshiab thiab kis tau tus mob. Qhov ntsuas no feem ntau ntsuas raws li feem pua. Efficiency Formula:
ηA/Qx100%, qhov twg Q yog lub zog siv, A yog qhov tseem ceeb ua haujlwm.
Raws li txoj cai ntawm kev txuag hluav taws xob, peb tuaj yeem xaus tias qhov ua tau zoo yuav ib txwm tsawg dua ib qho. Hauv lwm lo lus, yuav tsis muaj txiaj ntsig ua haujlwm ntau dua li lub zog siv rau nws.
Engine efficiency yog qhov piv ntawm kev ua haujlwm muaj txiaj ntsig rau lub zog muab los ntawm lub rhaub. Nws tuaj yeem sawv cev raws li cov qauv hauv qab no:
η=(Q1-Q2)/Q1, qhov twg Q 1 - tshav kub tau txais los ntawm lub rhaub, thiab Q2 - muab rau lub tub yees.
Lub cav ua haujlwm kub
Kev ua haujlwm los ntawm lub tshuab cua sov yog suav nrog cov qauv hauv qab no:
A=|QH| - |QX|, qhov twg A ua haujlwm, QH yog tus nqi hluav taws xob tau txais los ntawm lub rhaub, QX - tus nqi cua sov muab rau lub txias.
Heat engine efficiency (formula):
|QH| - |QX|)/|QH|=1 - |QX|/|QH|
Nws yog qhov sib npaug ntawm kev ua haujlwm ua los ntawm lub cav rau tus nqi ntawmsov so. Ib feem ntawm lub zog thermal poob thaum lub sijhawm hloov pauv no.
Carnot cav
Kev ua haujlwm siab tshaj plaws ntawm lub tshuab cua sov tau sau tseg ntawm Carnot ntaus ntawv. Qhov no yog vim lub fact tias nyob rau hauv no system nws tsuas yog nyob ntawm qhov kub thiab txias ntawm lub rhaub (Тн) thiab txias (Тх). Kev ua haujlwm ntawm lub tshuab cua sov ua haujlwm raws li lub voj voog Carnot yog txiav txim siab los ntawm cov qauv hauv qab no:
(Тн - Тх)/ Тн=- Тх - Тн.
Txoj cai ntawm thermodynamics tso cai rau peb los xam qhov kev ua haujlwm siab tshaj plaws uas ua tau. Thawj zaug qhov ntsuas no tau suav los ntawm Fab Kis tus kws tshawb fawb thiab tus kws tshaj lij Sadi Carnot. Nws tau tsim lub tshuab cua sov uas khiav ntawm cov roj zoo tagnrho. Nws ua haujlwm ntawm lub voj voog ntawm 2 isotherms thiab 2 adiabats. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm nws txoj haujlwm yog qhov yooj yim heev: lub tshuab hluav taws xob sib txuas yog coj mus rau lub nkoj nrog roj, vim tias cov kua dej ua haujlwm nthuav tawm isothermally. Nyob rau tib lub sijhawm, nws ua haujlwm thiab tau txais qee qhov cua sov. Tom qab lub nkoj yog thermally insulated. Txawm hais tias qhov no, cov pa roj txuas ntxiv nthuav dav, tab sis twb tau adiabatically (tsis muaj cua sov pauv nrog ib puag ncig). Lub sijhawm no, nws qhov kub thiab txias poob rau lub tub yees. Lub sijhawm no, cov pa roj yog nyob rau hauv kev sib cuag nrog lub tub yees, raws li qhov tshwm sim ntawm qhov uas nws muab rau nws ib tug npaum li cas ntawm tshav kub thaum lub sij hawm isometric compression. Tom qab ntawd lub nkoj yog thermally insulated dua. Nyob rau hauv cov ntaub ntawv no, cov roj yog compressed adiabatically rau nws thawj ntim thiab lub xeev.
Ntau yam
Nyob rau hauv peb lub sijhawm, muaj ntau hom tshuab cua sov uas ua haujlwm ntawm cov qauv sib txawv thiab cov roj sib txawv. Lawv txhua tus muaj lawv tus kheej efficiency. Cov no suav nrogcov hauv qab no:
• Internal combustion engine (piston), uas yog ib tug mechanism uas ib feem ntawm cov tshuaj lub zog ntawm cov roj hlawv yog hloov mus rau txhua yam zog. Cov khoom siv li no tuaj yeem yog roj thiab kua. Muaj 2-stroke thiab 4-stroke engines. Tej zaum lawv yuav muaj lub voj voog ua haujlwm tas mus li. Raws li cov txheej txheem ntawm kev npaj cov roj sib tov, xws li cov cav tov yog carburetor (nrog rau sab nraud sib xyaw) thiab diesel (nrog rau sab hauv). Raws li hom kev hloov hluav taws xob, lawv muab faib ua piston, dav hlau, turbine, ua ke. Kev ua haujlwm ntawm cov tshuab no tsis pub dhau 0.5.
• Stirling engine - ib qho khoom siv uas cov kua dej ua haujlwm nyob hauv qhov chaw kaw. Nws yog ib hom ntawm sab nraud combustion engine. Lub hauv paus ntsiab lus ntawm nws txoj haujlwm yog ua raws li lub sijhawm txias / cua sov ntawm lub cev nrog lub zog tsim tawm vim qhov hloov pauv ntawm nws qhov ntim. Nws yog ib lub tshuab ua haujlwm tau zoo tshaj plaws.
• Turbine (rotary) cav nrog sab nraud combustion ntawm roj. Cov kev teeb tsa zoo li no feem ntau pom muaj nyob hauv cov chaw tsim hluav taws xob thermal.
• Turbine (rotary) ICE yog siv nyob rau hauv thermal fais fab nroj tsuag nyob rau hauv lub ncov hom. Tsis zoo li lwm tus.
• Lub cav turboprop tsim qee qhov thrust vim lub kiv cua. Cov seem yog los ntawm cov pa pa tawm. Nws tsim yog lub cav teb (gas turbine), nyob rau hauv lub ncej ntawm lub kiv cua yog mounted.
Lwm hom cua sov tshuab
• Lub foob pob hluav taws, turbojet thiab dav hlau tshuab uas tau txais kev thawb los ntawm kev rov qabgases.
• Cov khoom siv hauv xeev siv cov khoom khib nyiab ua roj. Thaum ua haujlwm, nws tsis yog nws qhov ntim uas hloov pauv, tab sis nws cov duab. Kev ua haujlwm ntawm cov cuab yeej siv qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias heev.
Yuav ua li cas txhim kho kev ua haujlwm
Nws puas tuaj yeem ua kom muaj txiaj ntsig ntawm lub tshuab cua sov? Cov lus teb yuav tsum tau nrhiav hauv thermodynamics. Nws kawm txog kev sib hloov pauv ntawm ntau hom zog. Nws tau raug tsim los ua kom tsis muaj peev xwm hloov tau tag nrho cov thermal zog rau hauv hluav taws xob, tshuab, thiab lwm yam. Tib lub sijhawm, lawv hloov dua siab tshiab rau hauv thermal zog tshwm sim yam tsis muaj kev txwv. Qhov no yog qhov ua tau vim qhov tseeb tias qhov xwm txheej ntawm thermal zog yog raws li qhov tsis sib haum xeeb (chaotic) txav ntawm cov khoom.
Qhov ntau lub cev cua sov, qhov molecules uas ua kom nws txav nrawm dua. Particle motion yuav dhau los ua yuam kev. Nrog rau qhov no, txhua tus paub tias kev txiav txim tuaj yeem hloov mus rau hauv kev chaos, uas nyuaj heev rau kev txiav txim.
