Принцип действия тепловых машин. КПД.

Принцип действия тепловых машин КПД тепловых двигателей .

Тепловой двигатель — устройство, совершающее механическую работу за счёт внутренней энергии топлива.

Двигатели

Двигатель внутреннего

сгорания

Реактивный двигатель

Паровая турбина

A

Нагреватель

Рабочее тело

двигателя

Холодильник

Q 1

Q 2

Рабочее тело двигателя — материальное тело, расширяющееся при подводе к нему теплоты

и сжимающееся при охлаждении и выполняющее работу по перемещению рабочего органа машины.

A

Нагреватель

Рабочее тело

двигателя

Холодильник

T 1

Q 1

Q 2

Двигатель внутреннего сгорания

Паровой двигатель

Пар

Конденсат

Котёл

Топливо

Охлаждение газа

Конденсатор

Двигатель внутреннего сгорания

Паровая турбина

Окружающая среда

A

Холодильник

Нагреватель

Рабочее тело

двигателя

Q 1

Q 2

Так как тепло не может возвращаться

от холодильника

к нагревателю, то часть внутренней энергии теряется и не может превратиться

в полезную работу.

11

Согласно закону сохранения энергии работа , совершаемая двигателем, равна разности количества теплоты, полученной от нагревателя,

и количества теплоты, отданной холодильнику.

11

Коэффициентом полезного действия (КПД ) теплового двигателя называют отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя.

У всех двигателей некоторое количество теплоты передается холодильнику.

Их коэффициент полезного действия всегда меньше единицы.

КПД теплового двигателя пропорционален разности температур нагревателя

и холодильника.

При одинаковой температуре нагревателя

и холодильника двигатель не может работать.

11

Предложил модель идеального теплового двигателя.

Рабочим телом в нём служит идеальный газ.

Сади Карно

1796–1832 гг.

11

p

0

V

График зависимости давления от объёма в идеальном тепловом двигателе (цикл Карно).

Коэффициент полезного действия идеального теплового двигателя всегда меньше единицы, даже если устранены все потери энергии.

Тепловой двигатель тем эффективнее,

чем выше температура нагревателя

и ниже температура холодильника.

Тепловой двигатель тем эффективнее,

чем выше температура нагревателя

и ниже температура холодильника.

Тепловой двигатель тем эффективнее,

чем выше температура нагревателя

и ниже температура холодильника.

Совершенствуя двигатели, их КПД стремятся приблизить к коэффициенту полезного действия идеального двигателя Карно.

Максимально возможный коэффициент полезного действия тепловых двигателей равен отношению разности температур

на поверхностях лопастей турбины

или поршней к абсолютной температуре нагревателя.