Statistiline füüsika seostab termodünaamika põhimõisted ja printsiibid aine atomistliku ehituse ja soojusliikumisega. Eriti saab selgemaks termodünaamika teise printsiibi tähendus: igasugune korrastatud liikumine püüab spontaanselt muutuda korrastamata liikumiseks. Klassikaline termodünaamika, mis uurib tasakaalulistes süsteemides kehtivaid seaduspärasusi, kujunes 19 saj II poolel ja 20 saj alguses ning selle põhimeetodid on Carnot' ringprotsessi ja termodünaamiliste potentsiaalide meetod. Tehniline termodünaamika- termodünaamika osa mis käsitleb ainult soojuse ja mehaanilise töö vastastikuseid seoseid. 3. Mida mõistame termodünaamilise süsteemi all, homogeene, heterogeenne ja isoleeritud süsteem Termodünaamilise süsteemi all mõistetakse kehade kogu, mis võivad olla nii omavahel kui ka väliskeskkonnaga energeetilises vastasmõjus.
Statistiline füüsika seostab termodünaamika põhimõisted ja printsiibid aine atomistliku ehituse ja soojusliikumisega. Eriti saab selgemaks termodünaamika teise printsiibi tähendus: igasugune korrastatud liikumine püüab spontaanselt muutuda korrastamata liikumiseks. Klassikaline termodünaamika, mis uurib tasakaalulistes süsteemides kehtivaid seaduspärasusi, kujunes 19 saj II poolel ja 20 saj alguses ning selle põhimeetodid on Carnot' ringprotsessi ja termodünaamiliste potentsiaalide meetod. Tehniline termodünaamika- termodünaamika osa mis käsitleb ainult soojuse ja mehaanilise töö vastastikuseid seoseid. 3. Mida mõistame termodünaamilise süsteemi all, homogeene, heterogeenne ja isoleeritud süsteem Termodünaamilise süsteemi all mõistetakse kehade kogu, mis võivad olla nii omavahel kui ka väliskeskkonnaga energeetilises vastasmõjus.
protsessi igal ajahetkel algolekust lõppolekusse tasakaalus või sellele lähedases seisundis). Kõik reaalsed protsessid tagastamatud. Kui aga süsteemi algolekut ei ole võimalik pöördprotsessiga taastada või kui süsteem vajab selleks täiendavalt energeetilist suhtlemist ümbruskeskkonnaga (vastastikmõju), on protsess tagastamatu. Tagastamatu protsessi korral termodünaamilise süsteemi algolek ei taastu. 14. Ringprotsessi mõiste, ringprotsessi termiline kasutegur. Seade, mis pidevalt muundab soojust kasulikuks (enamasti mehaaniliseks) tööks, on tuntud kui soojusjõuseade. Soojus muundatakse siin kasulikuks tööks termodünaamilise keha ringluse, s.o termodünaamilise ringprotsessi vahendusel. Et muundada soojust tööks, on vaja vähemalt kahte erineva temperatuuriga keha. Sellise süsteemi kõrgema temperatuuriga (TI) keha nimetatakse soojendiks (soojusallikaks) ning madalama temperatuuriga (TII) keha jahutiks.
[5] Mootorite võrdlusparameetriteks on: a) nimivõimsus, b) pöördemoment, c) silindrite arv, d) mootori töömaht, e) mass ja gabariitmõõtmed, f) nimipöörlemissagedus, g) kütuse- ja õlikulu, h) kasutuskestus, i) müra ning kahjulike ainete vallanudmine [5] Mootori tööprotsessi olulisemad liigitused: 4 1) teoreetilise ringprotsessi põhjal: a) kütuse teoreetiliselt püsivmahulise põlemisega (Otto ringprotsess), b) Kütuse põlemine toimub teoreetiliselt kas ainult püsival rõhul (Dieseli ringprotsess) või osaliselt ka püsival mahul (Trinkler-Sabathei reingprotsess); 2) gaasijaotuse korralduse järgi: a) neljataktilised mootorid, b) kahetaktilised mootorid; 3) kasutatava kütuse järgi: a) gaasimootorid, b) vedelkütuse mootorid, c) vedelgaaskütuse mootorid;
................5 10.Siseenergia ja soojuse mõiste (kuidas leitakse siseenergia, muutuse määramine protsessis)...........5 11.Termodünaamika esimene seadus (sõnastus ja matemaatiline avaldis)........................................... 6 12.Entroopia mõiste ja TS-diagramm....................................................................................................6 13.Soojushulga määramine entroopia abil (Soojushulga kujutamine TS-diagrammil).........................7 14.Ringprotsessi mõiste (kujutamine olekudiagrammidel PV;TS)(Ringprotsessi termiline-kasutegur) ................................................................................................................................................................7 15.Carnot'i - ringprotsess (PV ja TS diagrammid, termiline kasutegur)...............................................8 16.Erisoojuse def..........................................................................................................................
Samade võrrandite alusel, teades soojushulka, saame määrata temperatuuri tõusu T või T2 ning teha tuleohutuse alaseid järeldusi. Võrrandite (62a) ja (57) koos kasutamisel saame arvutada gaasi poolt tehtavat tööd, ilma tugevusjõude ja teisi mehaanilisi tegureid määramata. Võrrandite (66), (65) ja (70) abil saame määrata tulekahju korral balloonides ja muudes mahutites p ning teha järeldusi plahvatuse-ja tuleohu kohta. 6. TERMODÜNAAMILISED TSÜKLID. RINGPROTSESSID. 6.1. Ringprotsessi ja pöördringprotsessi mõiste. Ringprotsessi termiline kasutegur. Soojusjõumasinates muudetakse soojus kasulikuks tööks termodünaamilise keha paisumisel. Soojusjõumasina katkematu töö tagamiseks lastakse termodünaamilisel kehal algul paisuda ning pärast seda taastatakse komprimeerimisprotsessiga keha algolek. Seejuures peab komprimeerimisprotsessis tarbitav töö olema väiksem paisumisprotsessis sooritatud tööst. Vastasel juhul soojusjõumasinas kasulikku tööd ei tehta
Soojusmasinas olev aine (vesi, õhk jne) saab soojust kõrgema temperatuuriga reservuaarist, teeb kasulikku tööd ning annab tagasi algolekusse minnes soojust välja. Tänapäeval võib neid kohata kõikjal meie ümber ning igas eluvaldkonnas: tööstuses, põllumajanduses ja transpordis. Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasin tuleneb Termodünaamika II seadusest, mis ütleb , et soojus ei saa iseenesest minna külmemalt Soojendi T1 kehalt soojemale. Soojusmasina kasutegur näitab, kui palju kogu tööst muudab soojusmasin kasulikuks tööks. Selle käigus võrreldakse kütuse Q1 põlemise käigus vabanenud soojust ja kasulikku tööd. Kasuteguri arvutamiseks on valem: Töötav keha A = Q1-Q2 h =Q1-Q2/Q1*100 %
Ülesanne 6 Ringprotsess Aurujõuseade töötab Rankine'i ringprotsessiga. Aurukatlast juhitakse jõumasinasse ülekuumendatud veeaur rõhuga p1 ja temperatuuriga t1. Kondensaatoris valitseb absoluutne rõhk p2. Arvutada ringprotsessi termiline kasutegur. Kujutada ringprotsess sobivas mõõtkavas p-v- ja T-s-teljestikus abijoonte x=0 ja x=1 taustal. Telgedele kanda iseloomulike punktide arvväärtused. Algandmed: p1=0,8Mpa= 8 bar t1=280°C T1=280+273,15=553,15K p2=9kPa=0,009Mpa = 0,09 bar =? = Arvutused: Leian v1 valemist pv=RT1 v1=5,75 m3/Kg Leian veeauru diagrammilt: s1=s2= 7,17 Kg/(Kg·K) h1=3020 kJ/Kg h2=2397,5 kJ/Kg Leian tabelist p2 järgi: t3=t2=43,79°C h3=182,28 kJ/Kg s3=0,6224 kJ/(Kg·K) T2=T3=316,94 K
Kasuteguri leidmise valem: =Akas/Q1 ·100% Ideaalse soojusmasina kasutegur on alati suurem kui reaalse soojusmasina kasutegur. 4. Süsteemile antud soojushulga arvel suureneb tema siseenergia ja süsteem teeb välisjõudude ületamisel tööd. 5. Soojusmasinates kasutatakse gaasi paisumise tööd. Praktikas on soojuse muundamine tööks võimalik vaid tsüklilises protsessis. 6. Ideaalse soojusmasina töötsükkel. Carnot` tsükliks nim tasakaalulist ringprotsessi, mis koosneb kahest isotermilisest protsessist ja kahest adiabaatilisest protsessist. Adiabaat on adiabaatilise protsessi graafik.
kasvu arvelt. Seega organismide madala entroopia säilitamine tuleb keskkonna entroopiakasvu arvelt. Näiteks, kui roheline taim toodab CO2-st glükoosi, siis tekkinud suurem molekul on rohkem korrastatud, st entroopia väheneb, samas selleks vajalik päikesevalgus tuleb plahvatuslikest reaktsioonidest Päikeses, mis suurendavad tugevalt entroopiat taime ümbritsevas keskkonnas. Soojusmasina tööpõhimõte: Joonisel on kujutatud ringprotsessi. Ringprotsess on termodünaamiline protsess, mille lõppolek langeb ühte algolekuga. Soojusmasina kasutegur on masina poolt tehtava töö ja soojendilt saadud energia suhe.
tehakse kasulikku tööd. Pöörderingprotsesside alusel töötavad nn. soojustransformaatorid, kus toimub soojuse transformeerimine (ülekandmine) madalama temperatuuriga kehalt kõrgema temperatuuriga kehale ja selline protsess on võimalik sel juhul, kui me kulutame selleks teatud hulk energiat (mehhaanilise, soojusenergiat, elektrienergiat). Soojustransformaatoriteks nimetatakse külmutusseadmeid ja soojuspumpasid. Ringprotsessi saab liigutada veel selle protsessi kofiguratsiooni järgi. Ringprotsesse saab liigitada temperatuur taseme järgi: · Kõrge temperatuuriga protsessiga, kus maksimaalne temperatuur on üle 1000co. · Madalat temperatuuriga protsessid, kus kasutatakse madalal temperatuuril keevaid vedelikke, seal on maksimaalne temperatuur on 30o-70o . Madalatemperatuurilised on soojustransformaatorid protsessid. Tähtsamateks termodünaamika mõisteteks loetakse:
termodünaamilises ringprotsessis. Soojusenergia täielik muundamine mehaaniliseks energiaks selles protsessis võimalik ei ole. Protsessi antakse katlas energiat juurde koldes põlemisel tekkiva soojusenergia näol, turbiinis saadakse energiat mehaanilise energia näol, kuid sellest protsessist väljub alati ka teatud osa soojusenergiat aurukondensaatori kaudu, mis tegelikult läheb tavalises soojuselektrijaamas (kondensatsioonelektrijaamas) kaduma. Ideaalse ringprotsessi (Carnot) puhul määravad kadumamineva energia koguse protsessi siseneva auru ja protsessist väljuva auru absoluutsed temperatuurid. Carnot ringprotsessi kasutegur on väljendatav valemiga: h = 1 - T C / TH , kus TH on protsessi siseneva auru temperatuur ja TC protsessist väljuva auru temperatuur. See on soojusenergia mehaaniliseks energiaks muutmise kasuteguri teoreetiliselt maksimaalne suurus. Tänapäeva katla- ja turbiiniehituses kasutatavad materjalid võimaldavad ehitada seadmeid, kus
levib gaasi- või vedeliku liikumise tõttu, ei toimu tahkises, kuna osakesed ei liigu. Soojusmasin seade, mis muudab siseenergia mehaaniliseks energiaks, kasutades gaasi paisumise tööd, põhiosad: soojendi (süsteemile siseenergiat andev keha, põlev küttesegu), töötav keha (gaas), jahuti (süsteemilt siseenergiat saav keha, väliskeskkond), soojusmasinates muundatakse soojust tööks tsüklilises protsessis, töö keha sooritab ringprotsessi, kogu soojust ei saa kunagi tööks muundada, ideaalne soojusmasin seade, mis töötab ideaalse soojusmasina tsüklil, kasutegur näitab kui suure osa soojusest soojusmasin mehaaniliseks tööks muundab. Termodünaamika protsessid: pööratavad, mittepööratavad (reaalsed, kuna toimub soojusülekanne), soojusülekanne toimub kõrgema temp kehalt madalama temp kehale. Entroopia makroskoopiline suurus, mida kasutatakse termotermodünaamikas teise
· Isobaariline konstantseks jääb rõhk · Isohooriline konstantne on ruumala Carnot ringprotsess TD 1. Printsiip ring-protsessi ühe tsükli jooksul tehtud töö on võrdne süsteemile antud soojushulgaga ........ Carnot ringprotsess toimub ideaalse gaasiga ideaalses soojusmasinas. Ringprotsess koosneb neljast etapist 1-2 isoterm 2-3 adiabaat 3-4 isoterm 4-1 adiabaat, esimeses kahes paisub ja siis toimub kokkusurumine Carnot ringprotsessi kasutegur sõltub ainult soojendi ning jahuti temparatuuridest. Mida suurem on see temperatuuride vahe, seda suurem on kasutegur.
3 v A B C D Villu Vares Energia ja keskkond kus q1 protsessi juhitud soojushulk, avaldub Ts diagrammil pindalana A12BA q2 jahutajale üleantud soojushulk, avaldub Ts diagrammil pindalana B34AB w ringprotsessi käigus tehtav kasulik töö, avaldub nii pv kui Ts diagrammil pindalana 12341 Valemit ( 5 .0) kasutatakse soojusallika ja jahutaja temperatuuridega määratud soojus- jõumasina teoreetiliselt maksimaalse võimaliku kasuteguri määramiseks. 5.1.2 Rankine'i ringprotsess Kõige levinumaks energeetikas kasutatavaks soojusjõuseadmeks on aurujõuseade, mille koosseisu kuuluvad lihtsamail juhul aurugeneraator koos auru ülekuumendiga, auruturbiin või
suvaliselt ülesehitatud tsüklite summana täpselt samuti, nagu tehakse matemaatikas pindintegraalide arvutamisel. Seega on otstarbekas valida elementaartsükliks võimalikult lihtsasti arvutatavate protsessidega piiratud tsükkel. Niisugusteks protsessideks on adiabaat (ei toimu soojusülekannet) ning isoterm (soojusülekanne toimub konstantsel temperatuuril. Kahest isotermist ning kahest adiabaadist koosnevat ringprotsessi nimetataksegi Carnot' tsükliks. Carnot' tsükkel koosneb kahest isotermist (1 - 2 ja 3 - 4) ning kahest adiabaadist (2 - 3 ja 4 - 1). Soojusmasinas toimuvad protsessid on tsüklilist laadi. Ühes tsükli osas lisatakse soojus, teises tsükli osas tehakse tööd ja antakse osa soojust üle jahutajale. Kuna soojusmasinate töötavaks kehaks on enamasti gaas, siis kirjeldatakse soojusmasina tööd ideaalse gaasi seadusest pV =n RT lähtuvate rõhk-ruumala diagrammidega
kanda soojust üle külmemalt kehalt soojemale ilma tööd tegemata. Ehk kõik mis algab liigub lõpu poole ja peab kunagi ka lõppema. Isoleeritud süsteemi entroopia kasvab ajas. Spontaanses protsessid peab entroopia kasvama. Isoleeritud süsteemis toimuvad iseeneslikud protsessid entroopia kasvu suunas. III seadus väidab, et absoluutsel nulltemperatuuril entroopia võrdub nulliga. Annab aluse ainete absoluutsete entroopiate leidmiseks. 10. Carnot ringprotsess. Carnot’ ringprotsessi kui soojusmasina analüüsist tulenevad järeldused. Soojusmasina (Carnot’ ringprotsessi) kasutegur. Soojuspump. Entroopia. Spontaanne muutus, entroopia ja korrapäratus, entroopiamuut. Standardsed molaarsed entroopiad ja reaktsioonientroopiad. Globaalne entroopiamuut. Keskkond. Summaarne entroopiamuut. Entroopia sõltuvus temperatuurist. Carnot ringprotsess on ideaalmudel termodünaamika II seaduse kirjeldamiseks. 1
( ), ..., ... . . , , , ( ), . ... . , . . , , , 12. Auru lõppparameetrid ja nende mõju elektrijaama ökonoomsusenäitlejatele. p1 ( t0=const p0=const) t1, . p1 . ... , . 13. Auru algparameetrid ja teraste suhteline maksumus. , . . 450°C, 550°C, - 650°C. . 14. Rankine`i ringprotsessi termilise kasuteguri sõltuvus algparameetritest. . t0=const , ,, . p0 t0 ... , ... . p0=const ... , . ... . 15. Auru vaheülekuumendus: miks kasutatakse. () 30- , p0=8 MPa. . , , . 16. Auru vaheülekuumendus: rõhu optimeerimine. , 10%. , ..., ... . 17. Auru vaheülekuumendus: võimalikud skeemid. , . . , 2-3%, , , , ... noi. : . . , 1-2% . 18
Siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutvat seadet nimetatakse soojusmasinaks. Soojusmasinas iseloomustab energia muundumist mehaaniline töö. Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha). Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q1 muudab masin kasulikuks tööks Akas . Kasulikuks tööks muutub süsteemile juurdeantava ja jahutile äraantava soojushulga Q 2 vahe: Akas = Q1 – Q2 . Kasuteguri väärtus antakse tavaliselt protsentides ja selle saab leida järgmisest valemist: Q Q Q 100% . 1 2
) 25. Veeauru tabelid ja olekudiagrammid. Tabelite struktuur ja diagrammide skeemid. Kuna veearu olekuparameetrite vahelised seosed on väga keerulised siis praktiliste ülesannete lahendamisel kasutatakse veeauru tabeleid.(eraldi tabelid on ülekuumendatud aurule). Tabelites on antud vastavas olekus veeaurule vastavad olekuparameetrid. 26. Vee aurustumisprotsessi kujutamine pv ja Ts diagrammidel koos seltustega. Eelmine punkt + vihikust loeng 8 juurest. 27. Ringprotsessi mõiste. Ringprotsessi kujutamine pv ja Ts diagrammidel. Tingimused ringprotsessi kulgemiseks. Termilise kasuteguri mõiste ja matemaatiline avaldis. TD ringprotsessiks nimetatakse protsessi mille käigus TD keha läbib erinevad olekud ja tuleb tagasi algolekusse, selleks on vaja läbida vastupidine protseess ehk komplimeerimine ja komplimeerimiseks on vaja välis tööd. Tehniline kasutegur näitab kuivõrd
) 25. Veeauru tabelid ja olekudiagrammid. Tabelite struktuur ja diagrammide skeemid. Kuna veearu olekuparameetrite vahelised seosed on väga keerulised siis praktiliste ülesannete lahendamisel kasutatakse veeauru tabeleid.(eraldi tabelid on ülekuumendatud aurule). Tabelites on antud vastavas olekus veeaurule vastavad olekuparameetrid. 26. Vee aurustumisprotsessi kujutamine pv ja Ts diagrammidel koos seltustega. Eelmine punkt + vihikust loeng 8 juurest. 27. Ringprotsessi mõiste. Ringprotsessi kujutamine pv ja Ts diagrammidel. Tingimused ringprotsessi kulgemiseks. Termilise kasuteguri mõiste ja matemaatiline avaldis. TD ringprotsessiks nimetatakse protsessi mille käigus TD keha läbib erinevad olekud ja tuleb tagasi algolekusse, selleks on vaja läbida vastupidine protseess ehk komplimeerimine ja komplimeerimiseks on vaja välis tööd. Tehniline kasutegur näitab kuivõrd
Termodünaamika II seadus määrab termodünaamiliste protsesside suuna—väiksema tõenäosusega olekust suurema tõenäosusega olekusse. Def: Soojus võib iseenesest suunduda ainult kõrgema temp. kehalt madalama temp. kehale. Ringprotsess- TD pr. Kus töötav keha perioodiliselt paisub ja komprimeerimis protsessiga taandatakse tema algolek. Kasutegur: t= lo/q1=q1-q2/q1 –TD II seadus. Carnot’ ringprotsess. Otsene ja pööratud? Kujutan Carnot’ ringprotsessi Ts-diagrammil. Td keha paisub olekust 1 olekusse 2 isotermiliselt, mis Ts-diag väljendub pindalana q1=A12BA. Isotermilisele paisumisele järgneb adiabaatne paisumine2—3. Termodünaamiline keha tuuakse olekust 3 olekusse 1 kahejärgulise komprimeerimisega, kus 3—4 toimub isotermselt ja 4—1 isoentroopselt. Isotermilisel komprimeerimisel jahutajale üleantav soojushulk avaldub diagrammil pindalana q2=B34AB.
kui need toimuvad soojusvahetuseta ümbritseva keskkonnaga. kus on Laplace'i operaator, g on teadaolev ja f on otsitav funktsioon. 20.Carnot' tsükkel, soojusmasina teoreetiline kasutegur suvalist kinnist tsüklit - diagrammil saab esitada lõpmata väikeste, suvaliselt ülesehitatud tsüklite summana täpselt samuti, nagu tehakse matemaatikas pindintegraalide arvutamisel. Kahest isotermist ning kahest adiabaadist koosnevat ringprotsessi nimetataksegi Carnot' tsükliks. Näeme, et soojusmasina teoreetiline kasutegur sõltub üksnes temperatuuridest. Kui aga rääkida teoreetilistest võimalustest, siis on oluline hoopis teine aspekt: kasutegur on alati väiksem ühest (välja arvatud juht, kui T2=0 K). Seega Pole võimalik ehitada masinat, mis muudaks kogu temale antava soojuse mehaaniliseks tööks. 21.Fermat' printsiip, Huygensi printsiip
tööks ning pole võimalik kanda soojust üle külmemalt kehalt soojemale ilma tööd tegemata. Termodünaamika III seadus- Korrapärase kristallistruktuuriga puhta aine entroopia absoluutsel nulltemperatuuril on võrdne nulliga. Lühidalt: see seadus selgitab T = 0 K saavutamise mittevõimalikkust järjestikuste jahutusprotsesside lõpptulemusena. See seadus annab aluse ainete absoluutsete entroopiate leidmiseks 10. Carnot ringprotsess. Carnot’ ringprotsessi kui soojusmasina analüüsist tulenavad järeldused. Soojusmasina (Carnot’ ringprotsessi) kasutegur. Soojuspump. Entroopia. Spontaanne muutus, entroopia ja korrapäratus, entroopiamuut. Standardsed molaarsed entroopiad ja reaktsioonientroopiad. Globaalne entroopiamuut. Keskkond. Summaarne entroopiamuut. Entroopia sõltuvus temperatuurist. Järeldused: Üks mool ideaalset gaasi paisub isotermiliselt (A→B) ja adiabaatiliselt (B→C) ning seejärel
t1=t0 x= 1 5 4 1 s h4 h3 h1 h2 h Kompressoris tarbitav töö protsessis 1-2: lk = 1-2-3-5-1 = h2 h1 kJ/kg Detandri tehtav töö protsessis 3-4: ld = 3-4-5-3 = h3 h4 kJ/kg Ringprotsessi töö: l = lk ld = 1-2-3-4-1 = (h2 h1) (h3 h4) kJ/kg Kondensaatoris eralduv (tarbijale antav) soojushulk: qk = 1-2-3-4-1 = h2 h3 kJ/kg Madalatemp. soojusallikalt saadav soojushulk: q0 = 1-1-4-4-1 = h1 h4 kJ/kg Soojuspumba teoreetiline soojustegur qk h2 h3 h2 h3 0
K D 41 isoentroopne komplimeerimine ja termodün.keha jõuab KK tagasi algpunkti. (A) Kasutegur =1- Q2/Q1= 1- T2s/ T1s = 1- T2/T1 ; Q1=T1s ; el.en.tootmisekskoostootmisjaamades, Q2`- tarbijale antav Q2 =T2 s, T1-soojusallika temp, T2-jahut.temp. Carnot ringprots soojus, Q1 - ringprotsessi antud soojus termiline kasutegur on alati suurem mistahes ringprots.max K= (l0`+Q2`)/Q1=t+K` , t- termiline kasutegur, K= 60…80% K`= Q2`/Q1. kasutegurist. 11.Soojuse transformatsioon. Carnot pöördringprotsess Aurukompressorkülmutusseadme ringprotsess. 14 isoentroopne paisumine, temp.langeb T1-lt T-2-le Põhimõtte skeem.
· Olekuvõrrandist leiame 2 muutuja vahelise seose ... Isohooriline protsess (dQ = dU + dA) · Konstantne on ruumala V · Olekuvõrrandist ... Adiabaatiline isoprotsess dA = - dU , Gaas teeb tööd oma siseenergia arvel. Kuna.... Soojusmasina ringprotsess · Kuna meil vaja energiat pidevalt toota, siis peab protsess ajas korduma st saavutame korduvalt algoleku · Ringprotsess koosneb kahest osast gaasi paisumisest ja kokkusurumisest. · Eristatakse otsest ja pöörd-ringprotsessi. Esimesel juhul on gaasi töö paisumisel suurem kui kokkusurumisel, teisel juhul aga vastupidi. Carnot' ringprotsess toimub ideaalse gaasiga ideaalses soojusmasinas (puuduvad kiirguskaod ja hõõrdejõud). Ringprotsess koosneb neljast etapist, kusjuures eeldame, et kõik etapid on pööratavad Carnot teoreem kõik pööratavad soojusjõumasinad, mis töötavad kahe ühesuguse temperatuuriväärtuse (T1 ja T2 ) vahel, omavad ühte ja sama kasutegurit; ükski pööramatu
Seega väliskeskkonnast kindlate geomeetriliste pindadega muundub isotermilisse protsessi antav soojus täielikult eraldatud kehade kogu. Termodünaamilise süsteemi ja tööks. Ts-diagrammil väljendub isotermiline protsess väliskeskkonna vaheline vastasmõju võib olla kas horisontaalse joonena. Kujutan Carnot' ringprotsessi Ts-diagrammil. Td keha mehaaniline (nt soojuse ülekandumine välis-keskkonnast Joonis: paisub olekust 1 olekusse 2 isotermiliselt, mis Ts-diag süsteemi) või soojuslik (soojuse ülekandumine väljendub pindalana q1=A12BA. Isotermilisele väliskeskkonnast süsteemi)
Gaasi tööd saab arvutada valemist: A = pV, kus p - gaasi rõhk ja V - ruumala muutus. *Isohoorilisel protsessil kui ruumala ei muutu, gaas tööd ei tee. *Isobaarilisel protsessil kehtib ülaltoodud valem. *Isotermilisel protsessil, kui muutuvad nii ruumala kui rõhk, saab gaasi tööd arvutada graafikult isotermi alla jääva pindala arvutamisel ühikruudu meetodil. PILET11 Termodünaamika II printsiip. Termodünaamika II Kasulik töö tekib ringprotsessi siis, kui kokkusurumine toimub madalamal rõhul kui paisumine. Et aga väiksem rõhk antud ruumala juures tähendab madalamat temperatuuri, tuleb gaasi enne kokku surumist jahutada ja pärast kokku surumist soojendada. 2)Soojusmasina tööpõhimõte ja kasutegur. Soojusmasin muundab soojushulga mehaaniliseks tööks. Masina tööks vajalikku soojust võib saada kütuste põletamisel, päikese- või tuumaenergiast või maa sisesest soojusest. Mehaaniline töö tehakse
lõpmata väikeste, suvaliselt ülesehitatud tsüklite summana täpselt samuti, nagu tehakse matemaatikas pindintegraalide arvutamisel. Seega on otstarbekas valida elementaartsükliks võimalikult lihtsasti arvutatavate protsessidega piiratud tsükkel. Niisugusteks protsessideks on adiabaat (ei toimu soojusülekannet) ning isoterm (soojusülekanne toimub konstantsel temperatuuril. Kahest isotermist ning kahest adiabaadist koosnevat ringprotsessi nimetataksegi Carnot' tsükliks. Carnot' tsükkel koosneb kahest isotermist (1 - 2 ja 3 - 4) ning kahest adiabaadist (2 - 3 ja 4 - 1). Soojusmasinas toimuvad protsessid on tsüklilist laadi. Ühes tsükli osas lisatakse soojus, teises tsükli osas tehakse tööd ja antakse osa soojust üle jahutajale. Kuna soojusmasinate töötavaks kehaks on enamasti gaas, siis kirjeldatakse soojusmasina tööd ideaalse
olevatest lihtainetest. Reaktsiooni soojusefekt = produktide tekkesoojuste algebraline summa -lähteainete tekkesoojuste algebraline summa Põlemissoojus -1 mooli aine täielikul põlemisel vabanev soojushulk. Reaktsiooni soojusefekt = lähteainete põlemissoojuste algebraline summa -produktide põlemissoojuste algebraline summa Pärisuunalise reaktsiooni soojusefekt on absoluutväärtuselt võrdne ja märgilt vastupidine pöördreaktsiooni soojusefektiga. (Ringprotsessi soojusefekt on võrdne nulliga.) Hessi seadus -reaktsiooni soojusefekt sõltub süsteemi alg-ja lõppolekust, mitte protsessi läbiviimise teest. Siit järeldub, et reaktsiooni soojusefekt (q) on võrdne süsteemi lõpp-ja algoleku siseenergiate või entalpiate vahega. Ta ei sõltu protsessi läbiviimise viisist ega vaheetappidest. Elektronid aatomis. Molekulide kuju Hund'i reegel -ühesugused orbitaalid (samade n ja l väärtustega) täituvad esmalt ühe spinnkvantarvuga elektronidega
2 g resonantsi korral muudetakse perioodiliselt ringprotsessi. Kui tsüklis tööaine paisub 1 süsteemi parameetrit. ruumalani V2 ja seejärel surutakse uuesti
puuduvad sisse ja väljalaske jooned. täitmine värske õhuga " ). KOLVI LIIKUMISEL ASS-st ÜSS-u ON VAJA TEHA TÖÖD Suur mõju täiteastele on suhtel Pa / P0 . 3. Tegelikus tsüklis on ringprotsessi jooned sujuva ÕHU KOMPRIMEERIMISEKS. GAASIDE PAISUMISEL Lisaks mõjutab täiteastet küttesegu temperatuuri tõus ja jääkgaaside ülemikuga . SILINDRIS, KOLVI LIIKUMISEL ÜSS-st ASS-u ,TEHAKSE tegur ning jääkgaaside temperatuur.
Carnot' ringprotsess Prantsuse füüsik ja insener Nicolas Léonard Sadi Carnot (1796-1832) esitas 1824. a. tööpõhimõtted idealiseeritud soojusjõumasinale, mis töötab perioodilisel ringprotsessil. Ringprotsessiks nimetatakse protsessi, mille lõppedes süs-teem saavutab taas algoleku (st. taastuvad olekuparameet-rite algväärtused). Ringprotsess koosneb kahest osast - gaasi paisumisest ja kokkusurumisest. Eristatakse otsest ja pöörd-ringprotsessi. Esimesel juhul on gaasi töö paisumisel suurem kui kokkusurumisel, teisel juhul aga vastupidi. Vastavalt termodünaamika esimesele printsiibile on ring-protsessi ühe tsükli jooksul tehtud töö võrdne süsteemile antud soojushulgaga: dA = dQ . Carnot' ringprotsess toimub ideaalse gaasiga ideaalses soo-jusmasinas (puuduvad kiirguskaod ja hõõrdejõud). Ring-protsess koosneb neljast etapist, kusjuures eeldame, et kõik etapid on pööratavad.
ringprotsessis. Soojusenergia täielik muundamine mehaaniliseks energiaks selles protsessis võimalik ei ole. Protsessi antakse katlas energiat juurde koldes põlemisel tekkiva soojusenergia näol, turbiinis saadakse energiat mehaanilise energia näol, kuid sellest protsessist väljub alati ka teatud osa soojusenergiat aurukondensaatori kaudu, mis tegelikult läheb tavalises soojuselektrijaamas (kondensatsioonelektrijaamas) kaduma. Ideaalse ringprotsessi (Carnot) puhul määravad kadumamineva energia koguse protsessi siseneva auru ja protsessist väljuva auru absoluutsed temperatuurid. Carnot ringprotsessi kasutegur on väljendatav valemiga: h = 1 - TC / TH , kus TH on protsessi siseneva auru temperatuur ja TC protsessist väljuva auru temperatuur. See on soojusenergia mehaaniliseks energiaks muutmise kasuteguri teoreetiliselt maksimaalne suurus. Tänapäeva katla- ja turbiiniehituses kasutatavad materjalid
TD II : Te ei saa viiki mängida Ei saa muuta kogu soojust kui energiat tööks. Osa läheb kaotsi. Ringprotsess e. Tsükkel. TD protsess, kus süsteem väljub algolekust, läbib lõpmata hulga pidevalt paiknevaid vaheolekuid ja jõuab tagasi algolekusse. Seejuures on nõutav, et iga vaheolekut läbitakse vaid üks kord. Sellist protsessi kujutab näit. P V teljestikus suletud kõver, sellest ka nimetus ringprotsess. Ringprotsessi kasulik töö on töö, mida on võimalik kätte saada soojuse muundamisel tööks, kasutades selleks TD süsteemiga teostatud ringprotsessi. Kasulikku tööd on võimalik saada vaid päripäeva töötava ringprotsessi korral, st. TD süsteemi paisumine peab alati aset leidma kõrgemal rõhul kui kokkusurumine. Ringprotsessi kasulik töö on võrdeline graafikul kujutatud ringprotsessi kinnise kõvera poolt piiratud pindalaga. Tsükli e
(2) (2) ∆s = s2 –s1 = ∫ds = ∫ dq/T ( 2 – 21) (1) (1) следует иметь в виду, что изменение энтропии по формуле (2-21) определяется при условии, что процесс изменения термодинамической системы из состояния 1 до состояния 2 является обратимым. 12. Carnot`ringprotsessi. Kasulik töö. Termiline kasutegur. Soojusallika ja jahutaja temperatuurid. Цикл Карно. Полезная работа. Термический к.п.д. цикла Карно. Температуры теплоисточника и теплоприемника. Машина, где происходит превращение тепла в механическую работу ( в общем случае – в какой либо другой
HEJ tammi tõttu: · on häiritud kalade liikumine jões; · Jõuab jõe alamjooksule vähem settematerjali (viljakat muda); · kuhjuvad setted tammi taha ja veehoidlat peab aeg-ajalt puhastama 52. Mis on ideaalne ringprotsess? Carnot` ringprotsess on ideaalse soojusjõumasina ringprotsess, mille kasutegur sõltub ainult soojusallika ja jahutaja temperatuuridest ning ei sõltu töötava keha omadustest 53. Miks aurujõuseadmes ei saa rakendada Carnot' ringprotsessi? sest erinevalt aurujõuseadmetest ei vajata siin soojusvahetuspindu soojushulga edastamiseks töötavale kehale. 54. Kui kõrge võiks olla kondensatsioon-aurujõuseadme kasutegur? Kuhu läheb põhiosa soojuskaost? Tavalises, ainult elektrienergiat tootvas kondensatsioonelektrijaamas aurukatlas genereeritud kõrgete parameetritega aur (t = 510 565 C, p = 9 MPa) paisub auruturbiinis rõhuni 2 5 kPa
tasakaalulistest sammudest: 1) isotermiline soojusülekanne soojemast reservuaarist 2) adiabaatiline paisumine madalama temperatuuriga reservuaari temperatuurini 3) isotermiline soojusülekanne külmemale reservuaarile 4) adiabaatiline kokkusurumine madalama temperatuuriga reservuaari temperatuurini Carnot` I teoreem: Carnot' ringprotsessi termiline kasutegur sõltub ainult soojusallika ja jahutaja temperatuurist, olles sõltumatu termodünaamilise keha omadustest (ideaalne gaas, aur, vedelik, tahke keha jne.). vasak pilt Carnot`II teoreem: Carnot`ringprotsessis tehtav töö on alati suurem mingisuguse tagastava ringprotsessis tehtava tööst. Parem pilt Paremal pool on Carnot pöördringprotsess.
transferaas malonüül-CoA-lt malonüüljäägi. · Nüüd kantakse atsetüüli transferaaslt atsetüüljääk ACP-le ja tekib atsetüül- ACP. 8 · Edasi viiakse atsetüül-ACP-lt atsetüüljääk ketoatsetüül reduktaasile ning ACP vabale SH rühmale kantakse malonüüli transferaasilt malonüüljääk. Tekib malonüül-ACP mis lülitub korduvasse ringprotsessi. De novo sünteesi korduv ringprotsess. Kondensatsioon, redutseerimine, dehüdratatsioon, redutseerimine moodustavad ühe ringi. Pikenev ahel asub kogu aeg ACP-l, mille painduv fosfopantoteiinijääk kannab ahelat ühe ensüümi juurest teise juurde. · Kondensatsioon: Tekkinud malonüül-ACP dekarboksüülub ja kondenseerub keroatsüüli reduktaasil atsetüülijäägiga. Tekib atsetoatsetüül-ACP (st ahel pikenes 4-süsinikuliseks)
KORDAMISKÜSIMUSED EKSAMIKS KATLATEHNIKA BOILER ENGINEERING Sügi s 2007 1. Tahk ete kütuste põleta mi s e tehnoloo gi ad Tahkekütuse latentse energia elektrienergiaks muundamise kohta kehtivad samad üldised seaduspärasused, mis gaasja vedelkütuste korralgi. Määravaks on ringprotsessi parameetrid. Tahkete kütuste põletustehnoloogiad võib jagada nelja rühma: · kihtpõletus (restkolded), · tolmpõletus (tolmküttekolded ehk kamberkolded), · keevkihtpõletus (keevkihtkolded) ja · keeris- ja tsüklonpõletus (keeris- ja tsüklonkolded). Omaette rühma moodustavad tahkekütuse gaasistusega jõuseadmed. Selliseks soojusjõuseadme näiteks on integreeritud gaasistusseadmega kombitsükkel. 2. Põlevkivi põletuste h n ol o o gi ad
üle külmemalt kehalt soojemale ilma tööd tegemata. *Isoleeritud süsteemi entroopia kasvab ajas. Carnot' ringprotsess *Carnot' ringprotsess on ideaalmudel termodünaamika II seaduse kirjeldamiseks. Üks mool ideaalset gaasi paisub isotermiliselt (AB) ja adiabaatiliselt (BC) ning seejärel surutakse kokku isotermiliselt (CD) ning adiabaatiliselt (DA), nii et gaasi lõppolek vastab algolekule. *Kõik protsessid on pöörduvad. Carnot' ringprotsessi kasutegur töö on seda suurem, mida suurem on sooja ja külma keha temperatuuride erinevus. Saame avaldada Carnot' ringprotsessi kasuteguri: = |töö|/ soojalt kehalt saadud soojus = |w|/q soe ; = qsoe + qkülm / qsoe = Tsoe- Tkülm / Tsoe Soojuspump (kui panna Carnot' protsessid käima vastassuunas, sii saame külmutususseadme või soojapumba. ·energia jäävuse seadus; ·gaasid kokkusurumisel kuumenevad; ·soojus kandub alati külmemalt kehalt kuumemale.
üle külmemalt kehalt soojemale ilma tööd tegemata. *Isoleeritud süsteemi entroopia kasvab ajas. Carnot' ringprotsess *Carnot' ringprotsess on ideaalmudel termodünaamika II seaduse kirjeldamiseks. Üks mool ideaalset gaasi paisub isotermiliselt (AB) ja adiabaatiliselt (BC) ning seejärel surutakse kokku isotermiliselt (CD) ning adiabaatiliselt (DA), nii et gaasi lõppolek vastab algolekule. *Kõik protsessid on pöörduvad. Carnot' ringprotsessi kasutegur töö on seda suurem, mida suurem on sooja ja külma keha temperatuuride erinevus. Saame avaldada Carnot' ringprotsessi kasuteguri: = |töö|/ soojalt kehalt saadud soojus = |w|/qsoe ; = qsoe + qkülm / qsoe = Tsoe- Tkülm / Tsoe Soojuspump (kui panna Carnot' protsessid käima vastassuunas, sii saame külmutususseadme või soojapumba. ·energia jäävuse seadus; ·gaasid kokkusurumisel kuumenevad; ·soojus kandub alati külmemalt kehalt kuumemale.
aktiivturbiinid, b) reaktiivturbiinid (töötava aine töö = voolsuuna muutumine + paisumise reaktiivjõud, mille osatähtsus on üle 50%) ; 2) gaasiturbiinmootorid ( võivad tarvitada gaas-, vedel- või tahket kütust) 3) hüdroturbiinmootor(tavaliselt statsionaarne): aktiivturbiinid, b) reaktiivturbiinid Kolbmootorite liigitus on laiaulatuslik. J. Ivandi esitab mootori tööprotsessi mõistmise seisukohalt järgmise liigituse: 1) teoreetilise ringprotsessi põhjal: a) kütuse teoreetiliselt püsivmahulise põlemisega (Ottoringprotsess), b) kütuse põlemine toimub teoreetiliselt kas ainult püsival rõhul (Dieseli ringprotsess) või osaliselt ka püsival mahul (Trinkler- Sabathei ringprotsess); 2) gaasijaotuse korralduse järgi: a) neljataktilised mootorid, b) kahetaktilised mootorid; 3) kasutatava kütuse järgi: a) gaasimootorid, b) vedelkütuse mootorid, c) vedelgaaskütuse mootorid; 4) küttesegu moodustamise asukoha järgi mootori suhtes:
suruvad seda kokku. Siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutvat seadet nimetatakse soojusmasinaks. Soojusmasinas iseloomustab energia muundumist mehaaniline töö. Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha). Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q 1 muudab masin kasulikuks tööks Akas . Kasulikuks tööks muutub süsteemile juurdeantava ja jahutile äraantava soojushulga Q2 vahe: Akas = Q1 Q2 . Kasuteguri väärtus antakse tavaliselt protsentides ja selle saab leida järgmisest valemist: Q1 - Q2 = 100% . Q1
51. Soojusmasinate töö põhimõte Soojusmasin on soojust mehaaniliseks energiaks muudav jõumasin. (aurumasin, sisepõlemismootor, auru- või gaasiturbiin) Soojusmasin koosneb soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha), jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) ja töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha). Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. 52. Ideaalse soojusmasina töötsükkel -pööratava tsükliga soojusmasin on maksimaalse kasuteguriga, mis sõltub vaid soojendi ja jahuti temperatuuridest. Pole tähtis kas see on külmutusmasin või soojusmasin. Kasutegurid on võrdsed. Carnot tsükkel: on idealiseeritud soojusmasina töötsükkel, mis koosneb kahest isotermaalsest (soojusülekanne toimub const. temp) ja kahest adiabaatilisest protsessist (soojusülekannet ei toimu) Carnot tõestas, et see on suurima kasuteguriga.
kolmest osast: 1)soojendaja 2)Jahutaja 3)töötav keha On selge, et ka jahutaja poolt ärajuhitav soojushulk Q2 pärineb soojendilt, seega ei muutu kasulikuks tööks mitte kogu energia: Soojusmasina kasutegur -masina poolt tehtava töö ja soojendilt saadud energia suhe: =A/Q1=(Q1-Q2)/Q1 Kasutegur näitab, kui suur osa kasutatud soojusest muudetakse mehaaniliseks tööks. Kahest isotermist ning kahest adiabaadist koosnevat ringprotsessi nimetataksegi Carnot' tsükliks. Carnot tsükkel koosneb kahest isotermist (1-2 ja 3-4) ning kahest adiabaadist (2-3 ja 4-1). Arvutame Carnot' tsüklil töötava soojusmasina kasuteguri. Selleks peame kogu tsükli vältel tehtava töö: A1+A2+A3+A4 jagama gaasile
Termodünaamilistelt pöörduvad protsessid: *Carnot' ringprotsess on ideaalmudel termodünaamika II seaduse kirjeldamiseks. Üks mool ideaalset gaasi paisub isotermiliselt (AB) ja adiabaatiliselt (BC) ning seejärel surutakse kokku isotermiliselt (CD) ning adiabaatiliselt (DA), nii et gaasi lõppolek vastab algolekule. Kõik protsessid on pöörduvad. Töö on seda suurem, mida suurem on sooja ja külma keha temperatuuride erinevus. Saame avaldada Carnot' ringprotsessi kasuteguri: Termodünaamiliste mittepööduvad protsessid: Iseeneslikud protsessid on mittepöörduvad (nt. rõhu ühtlustumine, segunemine, temperatuuri ühtlustumine, keemiline reaktsioon). Iseeneslik protsess ei pruugi olla kiire. 20. Entroopia, tema avaldis pöörduvate ja mittepöörduvate protsesside korral, entroopia kasvu seadus? Isoleeritud süsteemis toimuvad iseeneslikud protsessid entroopia kasvu suunas. Seega on iga isoleeritud süsteemi saatuseks muutuda korrapäratuks
Kasutatakse järgmisi käivitusmeetodeid: - abi käivitusmootorid - käivitusreaktorid - autotrafod - käivitusgeneraator (käivitus madalama sagedusega) 14.Gaasiturbiinjaamad ja nende kasutatavus süsteemides Viimastel aastatel on maailmas tunduvalt suurenenud elektrienergia tootmine gaasiturbiinide abil. Gaasiturbiinelektrijaamade populaarsuse aluseks on olnud gaasiturbiinide kasuteguri järsk tõus, mis on saanud võimalikuks nii termilise ringprotsessi võimaluste parema ärakasutamise kui ka turbiini konstruktsiooni täiustamisele. Kõik gaasturbiinjaamad jagatakse kaheks tüübiks: - gaasturbiinjaamad - kombijaamad Kombijaamas on kombineeritud kaks tsüklit, gaasturbiini ja auruturbiini tsükkel. Gaasiturbiini põhilised osad on: - kompressor - põlemiskamber - turbiin. Gaasiturbiinile on iseloomulik see, et turbiini mehhaanilisest tööst 2/3 kulub kompressorile ja 1/3 generaatorile
Soojusprotsessidel on kindel suund. Soojusmasin on siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev seade. Ta koosneb: 1. soojendist (süsteemile siseenergiat andev keha) 2. jahutist (süsteemilt siseenergiat saav keha) 3. töökehast (siseenergiat mehaaniliseks energiaks muutev keha) Pärast töö sooritamist viiakse töökeha esialgsesse olekusse ja alustatakse kogu protsessi uuesti. Töökeha sooritab protsesside tsükli ehk ringprotsessi. Soojusmasina kasutegur näitab, kui suure osa juurdeantavast soojusenergiast Q 1 muudab masin kasulikuks tööks Akas. Kasulikuks tööks muundub süsteemile juurdeantava ja jahutile äraantava Q1 - Q2 soojushulga vahe Akas = Q1 - Q2 . Kasutegur antakse tavaliselt protsentides = 100% . Q1
annaabi.ee 
