Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok."— Előadás másolata:

1 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok

2 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Reverzibilis folyamat Reverzibilis (megfordítható) változást szenved el az a rendszer, melyen ugyanazon változást az ellenkező irányba elvégezve, mind a rendszer mind a környezete a kiindulási állapotba jut vissza.

3 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Két példa a reverzibilis folyamatra Súrlódásmentes inga lengése A mozgási és a helyzeti energia folyamatos átalakulása, minden periódus végén az inga ugyanazt az állapotot veszi fel, tehát sem a rendszerben (az inga) sem annak környezetében nem észlelhető nyoma az energiaátalakulásoknak) Súrlódásmentes, adiabatikus kompresszió vagy expanzió Súrlódásmentes, adiabatikus expanzió során a rendszer munkát végez belső energiája rovására, mechanikai energiát ad át a környezetének és lehűl. Ugyanezen munka segítségével a megfordított súrlódásmentes, adiabatikus kompresszió során eléri eredeti nyomását és közben visszamelegszik eredeti hőmérsékletére.

4 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék ugyanazon változást az ellenkező irányba elvégezve, nem lehet eljutni a kiinduló állapotba, vagy másként, a kiinduló állapotba a rendszer csak úgy vihető vissza, hogy a környezetében maradandó változás történik. Irreverzibilis folyamat Irreverzibilis az olyan folyamat, melyre nem teljesülnek a reverzibilis folyamat feltételei, azaz

5 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Két példa az irreverzibilis folyamatra Súrlódásos mozgás A testet a súrlódási erő ellenében eltolva egy felületen, hő keletkezik, mely a környezetnek átadódik. A testet visszatolva ugyanazon az úton ismét hő keletkezik, mely ismét a környezetnek adódik át. A rendszer (a test) az eredeti állapotba került, de a környezetében maradandó változás történt (felmelegedés). Súrlódásos, adiabatikus kompresszió vagy expanzió Súrlódásos, adiabatikus expanzió során a rendszer munkát végez belső energiája rovására, mechanikai energiát ad át a környezetének és lehűl. Lehűlése azonban kisebb mértékű és a súrlódási hővel megegyező mértékben kisebb a környezetnek átadott mechanikai munka is. A kisebb munka nem lehet elégséges a kiindulási nyomásra történő visszakomprimáláshoz még abban az esetben sem, ha a kompresszió egyébként súrlódásmentes és adiabatikus lenne, arról nem is beszélve, hogy a rendszer hőmérséklete elkerülhetetlenül nagyobb lesz, mint a kiindulási állapotban.

6 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék A legfontosabb irreverzibilis folyamatok Súrlódás Fojtás Hőcsere véges hőmérsékletkülönbség mellett

7 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék A súrlódás A gázok melegítése és hűtése a gyakorlatban állandónak feltételezett nyomáson zajlik le. Ez azonban csakis akkor igaz, ha hidraulikai ellenállás (súrlódás) nincs!

8 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Az irreverzibilis változás miatt entrópia-növekedés lép fel A súrlódás által okozott irreverzibilitás popo prpr p ir 1 2r2r 2 ir 3r3r 3 ir s T  s ir Súrlódásmentes melegedés pl. egy hőcserélőben A nyomásveszteség miatt elvesztett fajlagos munkával egyenlő hőmennyiség Az ideális adiabatikus expanzió során nyerhető fajlagos munkával egyenlő hőmennyiség, ha VAN nyomásveszteség Az ideális adiabatikus expanzió során nyerhető fajlagos munkával egyenlő hőmennyiség, ha NINCS nyomásveszteség

9 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék A fojtás Olyan állapotváltozás, melyet a nagyobb nyomású térből a kisebb nyomású térbe, szűk keresztmetszeten átáramló közeg szenved el. A közeg gyakorlatilag adiabatikusan expandál, majd pedig közel állandó nyomáson visszamelegszik eredeti hőmérsékletére. Munkavégzés nem történik. Az expanziónak megfelelő munka a keresztmetszeten történt átáramlás utáni örvénylés során hővé alakul. Ez eredményezi a közeg visszamelegedését.

10 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék A fojtás által okozott irreverzibilitás popo p1p1 p2p er3er 3 eir s T A fojtás=adiabatikus expanzió+izobar visszamelegedés az eredeti hőmérsékletre Az egységnyi munkaközeg esetében fellépő veszteség

11 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék A véges hőfokkülönbség mellet történő hőcsere Hőcsere a valóságban csak akkor jöhet létre két test között, ha az egyik hőmérséklete véges mértékben magasabb a másikénál.

12 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék A véges hőfokkülönbség mellet történő hőcsere okozta irreverzibilitás p1p1 1m1m s T 2h2h 1h1h 2m2m TmTm ThTh smsm shsh

13 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék A véges hőfokkülönbség mellet történő hőcsere okozta irreverzibilitás Az egységnyi munkaközeg esetében fellépő veszteség

14 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Az irreverzibilitás hatása Bármilyen természetű irreverzibilis állapotváltozás rontja a rendszer munkavégző-képességét és így csökkenti a folyamat hatásfokát. Az irreverzibilis változás esetén az entrópia növekszik.

15 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Véges szigetelt rendszer entrópia-változása a véges hőmérsékletkülönbség miatt bekövetkező irreverzibilitás hatására Carnot körfolyamat T1T1 T1’T1’ T2’T2’ T2T2 s T Annak a hőtartálynak a hőmérséklete, ahonnan a Carnot körfolyamat a hőt kapja Annak a hőtartálynak a hőmérséklete, ahová a Carnot körfolyamat a hőt leadja A rendszer álljon egy Carnot körfolyamatot megvalósító berendezésből, egy magas hőmérsékletű hőtartályból, ahonnan berendezés hőt vehet fel és egy alacsony hőmérsékletű hőtartályból, ahová a berendezés hőt adhat le.

16 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Véges szigetelt rendszer entrópia-változása a véges hőmérsékletkülönbség miatt bekövetkező irreverzibilitás hatására Véges szigetelt rendszer entrópiája az irreverzibilitások hatására növekszik

17 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék p1p1 p2p2 2i2i 2v2v 1 1’ s T Axiális gázsűrítők valóságos kompressziós folyamata p 1’ Politropikus munkatöbblet Súrlódási hő Izentrópikus sűrítés munkája

18 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Axiális gázsűrítő izentrópikus hatásfoka Az ideális adiabatikus és a valóságos politropikus gázsűrítő munkaszükségletének hányadosa.

19 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Az axiális gázsűrítő politropikus hatásfoka Az ideális politropikus és a valóságos politropikus gázsűrítő munkaszükségletének hányadosa.

20 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Az axiális gázsűrítő izentrópikus és politropikus hatásfokának összefüggése

21 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék p2p2 p1p1 1 2i2i 2v2v s T Az axiális turbina valóságos expanziós folyamat Izentrópikus turbina munkája Súrlódás miatti veszteség Hasznosuló súrlódási hő Súrlódás miatti veszteség

22 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Az axiális turbina izentrópikus hatásfoka A valóságos politropikus és az ideális adiabatikus turbina munkájának hányadosa.

23 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Az axiális turbina politropikus hatásfoka A valóságos politropikus és az ideális politropikus turbina munkájának hányadosa.

24 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Az axiális turbina izentrópikus és politropikus hatásfokának összefüggése

25 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Az axiális turbina és az axiális gázsűrítő izentrópikus hatásfoka a nyomásviszony függvényében p 2 /p 1 ii Kompresszor Turbina  pk =  pt

26 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Ellenőrző kérdések (1) 1.Mit értünk reverzibilis folyamat alatt? 2.Mondjon egy példát a reverzibilis folyamatra a szilárd testek mechanikájából! 3.Mondjon egy példát a reverzibilis folyamatra a termodinamikából! 4.Mit értünk irreverzibilis folyamat alatt? 5.Mondjon egy példát az irreverzibilis folyamatra a szilárd testek mechanikájából! 6.Mondjon egy példát az irreverzibilis folyamatra a termodinamikából! 7.Melyek a legfontosabb irreverzibilis folyamatok? 8.Milyen viszonyban van egymással ugyanazon folyamat reverzibilis és irreverzibilis végrehajtása során elért végállapotának entrópiája?

27 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Ellenőrző kérdések (2) 9.Hogyan függ össze egy folyamat során bekövetkező entrópia változás és a folyamat reverzibilis, ill. irreverzibilis volta? 10.Szemléltesse a T-s koordinátarendszer segítségével, hogy a gázok felmelegítése vagy lehűtése során a súrlódás miatt bekövetkező nyomásveszteség entrópia növekedést eredményez! 11.Milyen esetben jelent tényleges energiaveszteséget, ha egy folyamat irreverzibilis? 12.Szemléltesse a T-s koordinátarendszer segítségével, hogy egy fojtáson történő átáramlás irreverzibilis! 13.Mutassa ki a T-s koordinátarendszer segítségével, hogy a véges hőfokkülönbség miatt a gázok felmelegítése vagy lehűtése eleve irreverzibilis!

28 Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Ellenőrző kérdések (3) 9.Szemléltesse a T-s koordináta rendszerben a turbókompresszorokban lezajló ideális és valóságos kompresszió folyamatát! 10.Mit értenek politropikus munkatöbblet alatt egy turbókompresszor működésével kapcsolatban? 11.Szemléltesse a T-s koordináta rendszerben a gázturbinákban lezajló ideális és valóságos expanzió folyamatát! 12.Mit értenek hőhasznosulás alatt egy gázturbinában lezajló valóságos expanzió kapcsán? 13.Mit kell érteni egy turbókompresszor politropikus hatásfoka alatt? 14.Mit kell érteni egy turbókompresszor izentropikus hatásfoka alatt? 15.Mit kell érteni egy gázturbina politropikus hatásfoka alatt? 16.Mit kell érteni egy gázturbina izentropikus hatásfoka alatt?


Letölteni ppt "Hőtan I. Író Béla SZE-MTK-JÁI Mechatronika és Gépszerkezettan Tanszék Reverzibilis és irreverzibilis folyamatok."

Hasonló előadás


Google Hirdetések