txhawm rau tsim lub tshuab cua sov uas tuaj yeem ua haujlwm los ntawm kev siv cua sov, koj yuav tsum tsim qee yam kev mob. Ua ntej ntawm tag nrho cov, lub cav cua kub yuav tsum ua hauj lwm nyob rau hauv ib tug cyclic hom, uas ib tug series ntawm successive thermodynamic txheej txheem tsim ib lub voj voog. Raws li qhov tshwm sim ntawm lub voj voog, cov roj ntim hauv lub tog raj kheej nrog lub piston txav tau ua haujlwm. Tab sis ib lub voj voog tsis txaus rau lub tshuab ua haujlwm ib ntus; nws yuav tsum ua cov voj voog ntau dua rau ib lub sijhawm. Tag nrho cov hauj lwm ua thaum lub sij hawm muab nyob rau hauv qhov tseeb, muab faib los ntawm lub sij hawm, muab lwm lub tswv yim tseem ceeb - hwj chim.
Nyob rau hauv nruab nrab ntawm lub xyoo pua 19th, thawj lub tshuab cua sov tau tsim. Lawv tau ua haujlwm, tab sis siv ntau lub tshav kub tau los ntawm kev sib xyaw ntawm cov roj. Yog li ntawd, cov kws tshawb fawb theoretical nug lawv tus kheej cov lus nug: Cov pa roj ua haujlwm li cas hauv lub tshuab cua sov? Yuav ua li cas kom tau txais kev ua tau zoo tshaj plaws nrog kev siv roj tsawg kawg nkaus?”
Txhawm rau ua qhov kev soj ntsuam ntawm kev ua haujlwm roj, nws yog qhov tsim nyog los qhia tag nrho cov ntsiab lus thiab cov ntsiab lus. Tag nrho ntawm tag nrho cov lus txhais tau tsim ib qho kev qhia txuj ci tseem ceeb, uas tau txaisTitle: "Technical Thermodynamics". Hauv thermodynamics, ntau qhov kev xav tau raug ua kom tsis muaj kev cuam tshuam los ntawm cov ntsiab lus tseem ceeb. Cov kua dej ua haujlwm yog cov roj ephemeral (tsis muaj nyob rau hauv qhov), uas tuaj yeem compressed rau xoom ntim, cov molecules uas tsis cuam tshuam nrog ib leeg. Hauv qhov xwm txheej, tsuas muaj cov pa roj tiag tiag uas muaj cov cuab yeej txhais tau zoo uas txawv ntawm cov roj zoo tagnrho.
Txhawm rau txiav txim siab cov qauv ntawm cov dej ntws ua haujlwm, cov kev cai ntawm thermodynamics tau npaj, piav qhia txog cov txheej txheem thermodynamic tseem ceeb, xws li:
- txheej txheem isochoric yog txheej txheem uas tau ua yam tsis hloov lub ntim ntawm cov kua dej ua haujlwm. Cov txheej txheem isochoric, v=const;
- txheej txheem isobaric yog txheej txheem uas ua tsis tau hloov lub siab hauv cov kua dej ua haujlwm. Cov txheej txheem isobaric, P=const;
- isothermal (isothermal) txheej txheem yog txheej txheem uas tau ua thaum tswj qhov kub ntawm ib theem. Isothermal txheej txheem txheej txheem, T=const;
- txheej txheem adiabatic (adiabatic, raws li cov kws tsim hluav taws xob niaj hnub hu nws) yog cov txheej txheem ua nyob rau hauv qhov chaw tsis muaj cua sov pauv nrog ib puag ncig. Cov txheej txheem Adiabatic, q=0;
- txheej txheem polytropic - qhov no yog cov txheej txheem dav dav tshaj plaws uas piav qhia tag nrho cov txheej txheem ntsuas kub saum toj no, nrog rau tag nrho lwm yam ua tau rau hauv lub tog raj kheej nrog lub piston txav tau.
Thaum lub sijhawm tsim cov tshuab cua sov thawj zaug, lawv tab tom nrhiav lub voj voog uas koj tuaj yeem tau txais txiaj ntsig zoo tshaj plaws(efficiency). Sadi Carnot, tshawb txog tag nrho cov txheej txheem thermodynamic, ntawm lub siab tuaj rau txoj kev loj hlob ntawm nws tus kheej lub voj voog, uas tau txais nws lub npe - lub voj voog Carnot. Nws ua raws li isothermal, tom qab ntawd cov txheej txheem adiabatic compression. Cov kua dej ua haujlwm tom qab ua cov txheej txheem no muaj lub zog sab hauv, tab sis lub voj voog tseem tsis tau tiav, yog li cov dej ua haujlwm nthuav dav thiab ua cov txheej txheem isothermal expansion. Txhawm rau ua kom tiav lub voj voog thiab rov qab mus rau qhov qub tsis ua haujlwm ntawm cov kua dej ua haujlwm, cov txheej txheem nthuav dav adiabatic tau ua.
Carnot ua pov thawj tias qhov ua tau zoo hauv nws lub voj voog mus txog qhov siab tshaj plaws thiab nyob ntawm qhov kub ntawm ob isotherms xwb. Qhov siab dua qhov sib txawv ntawm lawv, qhov sib raug zoo dua thermal efficiency. Kev sim tsim lub tshuab cua sov raws li lub voj voog Carnot tsis tau ua tiav. Qhov no yog lub voj voog zoo tagnrho uas tsis tuaj yeem ua tiav. Tab sis nws tau ua pov thawj lub ntsiab lus tseem ceeb ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics hais txog qhov ua tsis tiav ntawm kev ua haujlwm sib npaug ntawm tus nqi thermal zog. Ntau lub ntsiab lus tau tsim los rau txoj cai thib ob ntawm thermodynamics, raws li Rudolf Clausius tau qhia txog lub tswv yim ntawm entropy. Lub ntsiab lus xaus ntawm nws txoj kev tshawb fawb yog tias entropy nce ntxiv, uas ua rau thermal "kev tuag".
Qhov kev ua tiav tseem ceeb tshaj plaws ntawm Clausius yog kev nkag siab ntawm lub ntsiab lus ntawm cov txheej txheem adiabatic, thaum nws ua tiav, qhov entropy ntawm cov dej ua haujlwm tsis hloov. Yog li ntawd, raws li Clausius, cov txheej txheem adiabatic yog s=const. Ntawm no yog qhov entropy, uas muab lwm lub npe rau cov txheej txheem ua yam tsis muaj kev muab lossis tshem tawm cov cua sov, cov txheej txheem isentropic. Tus kws tshawb fawb tau nrhiavxws li lub voj voog ntawm lub tshuab cua sov uas yuav tsis muaj qhov nce hauv entropy. Tab sis, hmoov tsis, nws ua tsis tau li ntawd. Yog li ntawd, nws txiav txim siab tias lub tshuab cua sov tsis tuaj yeem tsim tau txhua.
Tab sis tsis yog txhua tus kws tshawb fawb tau pom qhov tsis zoo. Lawv tab tom nrhiav lub voj voog tiag tiag rau cov tshuab cua sov. Raws li qhov tshwm sim ntawm lawv cov kev tshawb fawb, Nikolaus Lub Yim Hli Otto tau tsim nws tus kheej lub voj voog ntawm lub tshuab cua sov, uas tam sim no tau siv hauv cov roj av cav. Ntawm no, cov txheej txheem adiabatic compression ntawm cov kua dej ua haujlwm thiab isochoric cov khoom cua sov (combustion ntawm cov roj ntawm qhov ntim tas li) tau ua, tom qab ntawd qhov nthuav dav adiabatic tshwm (ua haujlwm yog ua los ntawm cov kua dej ua haujlwm hauv cov txheej txheem nce nws ntim) thiab isochoric. tshem tawm cua sov. Thawj lub tshuab hluav taws xob sab hauv ntawm lub voj voog Otto siv cov roj hluav taws xob ua hluav taws xob ua roj. Ntau tom qab, carburetors tau tsim, uas tau pib tsim cov roj av-cua sib tov ntawm cov pa nrog roj av vapors thiab muab lawv rau lub cav lub tog raj kheej.
Nyob rau hauv lub voj voog Otto, qhov sib tov sib xyaw yog compressed, yog li nws cov compression kuj me me - cov sib tov sib xyaw ua kom tawg (tawg tawg thaum muaj kev kub ntxhov thiab kub siab). Yog li ntawd, kev ua hauj lwm thaum lub sij hawm tus txheej txheem adiabatic compression yog me me. Lwm lub tswv yim tau qhia ntawm no: qhov sib piv compression yog qhov piv ntawm tag nrho cov ntim rau qhov ntim ntawm compression.
Kev tshawb nrhiav txoj hauv kev los ua kom cov roj hluav taws xob muaj zog txuas ntxiv mus. Kev nce hauv kev ua haujlwm tau pom nyob rau hauv kev nce hauv compression piv. Rudolf Diesel tau tsim nws tus kheej lub voj voog uas muab cua sovntawm qhov siab tsis tu ncua (hauv cov txheej txheem isobaric). Nws lub voj voog tsim lub hauv paus ntawm cov cav siv roj diesel (nws tseem hu ua roj diesel). Lub voj voog Diesel tsis compress cov combustible sib tov, tab sis huab cua. Yog li ntawd, kev ua haujlwm tau hais tias yuav tsum ua tiav hauv cov txheej txheem adiabatic. Qhov kub thiab qhov siab ntawm qhov kawg ntawm compression yog siab, yog li roj yog txhaj los ntawm cov injectors. Nws sib tov nrog cua kub, tsim ib qho kev sib tov sib xyaw. Nws hlawv tawm, thaum lub zog sab hauv ntawm cov dej ua haujlwm nce. Tsis tas li ntawd, kev nthuav dav ntawm cov pa mus raws adiabatic, ua haujlwm stroke.
Kev sim siv lub voj voog Diesel hauv cov tshuab cua sov ua tsis tiav, yog li Gustav Trinkler tsim lub voj voog Trinkler ua ke. Nws yog siv nyob rau hauv niaj hnub no diesel xyaw. Nyob rau hauv lub voj voog Trinkler, cua sov tau muab los ntawm isochore thiab tom qab ntawd raws li isobar. Tsuas yog tom qab ntawd, cov txheej txheem adiabatic nthuav dav ntawm cov dej ua haujlwm tau ua tiav.
Los ntawm kev sib piv nrog cov tshuab hluav taws xob reciprocating, turbine cav kuj ua haujlwm. Tab sis nyob rau hauv lawv, cov txheej txheem ntawm kev tshem tawm cua sov tom qab ua tiav cov txiaj ntsig adiabatic nthuav dav ntawm cov roj yog nqa tawm raws li isobar. Nyob rau hauv dav hlau nrog roj turbine thiab turboprop xyaw, cov txheej txheem adiabatic tshwm sim ob zaug: thaum compression thiab expansion.
Txhawm rau ua kom pom tseeb tag nrho cov ntsiab lus tseem ceeb ntawm cov txheej txheem adiabatic, cov qauv kev suav tau raug npaj. Ib qho tseem ceeb tshwm sim ntawm no, hu ua adiabatic exponent. Nws tus nqi rau cov pa roj diatomic (oxygen thiab nitrogen yog lub ntsiab diatomic gases tam sim no nyob rau hauv cov huab cua) yog 1.4. Lub adiabatic exponent, ob qho kev nthuav dav ntxiv yog siv, uas yog: isobaric thiab isochoric heat capacities ntawm cov dej ua haujlwm. Lawv qhov piv k=Cp / Cv yog adiabatic exponent.
Vim li cas cov txheej txheem adiabatic siv nyob rau hauv theoretical cycles ntawm cov cua sov tshuab? Qhov tseeb, cov txheej txheem polytropic tau ua, tab sis vim qhov tseeb tias lawv tshwm sim ntawm kev kub ceev, nws yog ib txwm xav tias tsis muaj kev sib pauv cua sov nrog ib puag ncig.
90% ntawm hluav taws xob yog tsim los ntawm cov chaw tsim hluav taws xob thermal. Lawv siv dej vapor ua cov kua dej ua haujlwm. Nws yog tau los ntawm boiling dej. Txhawm rau ua kom muaj peev xwm ua haujlwm ntawm chav, nws yog superheated. Tom qab ntawd lub superheated chav yog pub ntawm qhov siab siab mus rau chav turbine. Cov txheej txheem adiabatic ntawm chav nthuav dav kuj tshwm sim ntawm no. Lub turbine tau txais kev sib hloov, nws raug xa mus rau lub tshuab hluav taws xob. Uas, nyob rau hauv lem, generates hluav taws xob rau cov neeg siv khoom. Chav turbines ua haujlwm ntawm Rankine voj voog. Qhov zoo tshaj plaws, kev nce hauv kev ua haujlwm tseem cuam tshuam nrog qhov nce ntawm qhov kub thiab txias ntawm cov dej vapor.
Raws li tau pom los ntawm cov saum toj no, cov txheej txheem adiabatic muaj ntau heev hauv kev tsim cov khoom siv hluav taws xob thiab hluav taws xob.
