Принципы действия тепловых двигателей. Коэффициент полезного действия (КПД)

1.

2.

Теплоэнергетика — это отрасль народного
хозяйства, связанная с использованием
внутренней энергии топлива.

3.

4.

5.

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

6.

7.

8.

9.

10.

Двигатели
Паровая турбина
Двигатель
внутреннего
сгорания
Реактивный
двигатель

11.

Нагреватель
Q1
Рабочее тело
двигателя
A
Q2
Холодильник

12.

Рабочее тело двигателя — материальное тело,
расширяющееся при подводе к нему теплоты
и сжимающееся при охлаждении и выполняющее
работу по перемещению рабочего органа машины.

13.

14.

15.

16.

T1
Нагреватель
Q1
Рабочее тело
двигателя
A
Q2
Холодильник

17.

Двигатель внутреннего сгорания

18.

Паровой двигатель
Пар
Конденсат
Котёл
Топливо

19.

Охлаждение газа
Конденсатор
Двигатель
внутреннего
сгорания
Окружающая
среда
Паровая
турбина

20.

Нагреватель
Q1
Рабочее тело
двигателя
A
Q2
Холодильник

21.

Так как тепло не может
возвращаться
от холодильника
к нагревателю, то часть
внутренней энергии теряется
и не может превратиться
в полезную работу.

22.

Согласно закону
сохранения энергии
работа, совершаемая
двигателем, равна разности
количества теплоты,
полученной от нагревателя,
и количества теплоты,
отданной холодильнику.

23.

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

24.

У всех двигателей некоторое
количество теплоты
передается холодильнику.
Их коэффициент полезного
действия всегда меньше
единицы.

25.

КПД теплового двигателя
пропорционален разности
температур нагревателя
и холодильника.
При одинаковой
температуре нагревателя
и холодильника двигатель
не может работать.

26.

Предложил модель идеального
теплового двигателя.
Рабочим телом в нём служит
идеальный газ.
Сади Карно
1796–1832 гг.

27.

p
0
V
График зависимости давления от объёма в идеальном
тепловом двигателе (цикл Карно).

28.

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

29.

Тепловой двигатель тем эффективнее,
чем выше температура нагревателя
и ниже температура холодильника.

30.

Тепловой двигатель тем эффективнее,
чем выше температура нагревателя
и ниже температура холодильника.

31.

Тепловой двигатель тем эффективнее,
чем выше температура нагревателя
и ниже температура холодильника.

32.

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

33.

Для повышения КПД теплового двигателя
стремятся
повысить
температуру
Для
повышения
КПД теплового
двигателя
нагревателя
и понизить
температуру
стремятся
повысить
температуру
нагревателя
холодильника.
и понизить
температуру холодильника.

34.

Любое вещество обладает ограниченной
теплостойкостью и жаропрочностью.

35.

При нагревании вещество постепенно утрачивает
свои упругие свойства, а при достаточно высокой
температуре плавится.

36.

При нагревании вещество постепенно утрачивает
свои
упругие должны
свойства,обладать высокой механической
Материалы
а прочностью.
при достаточно высокой температуре плавится.

37.

Реальные возможности для повышения КПД
двигателя всё еще остаются большими.

38.

39.

Максимально возможный коэффициент
полезного действия тепловых двигателей
равен отношению разности температур
на поверхностях лопастей турбины
или поршней к абсолютной температуре
нагревателя.