Hőtan BMEGEENATMH 4. Gázkörfolyamatok

Elméleti alapok Körfolyamatok rendszerezése Carnot- és egyenértékű Carnot-körfolyamat

Körfolyamatok Folyamatos energiaátalakítás Munkaszolgáltató (hőerőgép) Inhomogenitás létrehozása, és fenntartása Korlátok: I. főtétel: mennyiségi II. főtétel: minőségi: a hő csak egy része alakítható munkává Munkaszolgáltató (hőerőgép) Carnot, Joule-Brayton, Stirling, Ericsson, Otto, Diesel Termikus hatásfok, belső hatásfok Munkát igénylő (munkagép) Hűtőgép, hőszivattyú Fajlagos hűtő teljesítmény Fajlagos fűtő teljesítmény TÁBLA!

Körfolyamatok összefoglalása HF Tm hőforrás Tbe 1 2 Tle Tle Tle fűtés HF Ta Tel 4 környezet Tel 3 Tfel 5 hűtés Tfel Tfel S Fűtőerőmű Hőerőmű Hűtőgép Hőszivattyú Hűtőgép+Hőszivattyú

Körfolyamatok Munkaszolgáltató körfolyamatok Carnot-körfolyamat Egyenértékű Carnot-körfolyamat Dugattyús gépek (egygépes körfolyamatok) Stirling- körfolyamat Ericsson-körfolyamat Lenoir-körfolyamat Otto-körfolyamat Atkinson-körfolyamat Diesel-körfolyamat Többgépes körfolyamatok Joule-Brayton-körfolyamat Munkát igénylő körfolyamatok Külső égésű Belső égésű

Termikus hatásfok: TÁBLA! Carnot-körfolyamat elméleti, nem megvalósítható, csak közelíthető adott hőmérséklethatárok között a legnagyobb hatásfokú hatásfoka független a körfolyamatot végző anyagtól Qbe Qbe T A Qle B Tbe Tel D C Qle S Termikus hatásfok: TÁBLA! https://www.youtube.com/watch?v=s3N_QJVucF8

Egyenértékű Carnot-körfolymat Qbe Qle T T Tbe(S) Tmax 𝑇 𝑏𝑒 Tel(S) 𝑇 𝑒𝑙 Tmin S S ΔS ΔS Egyenértékű Carnot-körf. termikus hatásfoka: TÁBLA!

Valós gázkörfolyamatok Történeti sorrendben

Dugattyús gépek Stirling-körfolyamat (1816) külső égésű motor egyenértékű a Carnot-körfolyamattal hőközlés (izochor) Robert Stirling (1790-1878) skót vallási vezető expanzió (izoterm) kompr. (izoterm) hőelvonás (izochor)

svéd-amerikai gépészmérnök Dugattyús gépek Ericsson-körfolyamat (1853) külső égésű motor egyenértékű a Carnot-körfolyamattal John Ericsson (1803-1889) svéd-amerikai gépészmérnök

Dugattyús gépek Lenoir-körfolyamat (1858, 1860) belsőégésű motor üzemanyag: széngáz nincs kompresszió alacsony hatásfok Jean Joseph Étienne Lenoir belga mérnök (1822-1900)

Dugattyús gépek Lenoir-körfolyamat (1858, 1860) expanzió (adiabatikus) hőközlés (izochor) expanzió (adiabatikus) hőközlés (izochor) hőelvonás (izobár) hőelvonás (izobár)

Dugattyús gépek Otto-körfolyamat (1861, 1862) belsőégésű, négyütemű szikragyújtású motor szabadalom: 1861 működő gép: 1862 Alphonse Beau de Rochas (1815-1893) francia mérnök Nikolaus August Otto (1832-1891) német mérnök

Dugattyús gépek Atkinson-körfolyamat (1882, 1887) az expanzió- és a kompresszióviszony különböző magasabb hatásfok az Otto-motorhoz képest James Atkinson (1846–1914) brit mérnök

Dugattyús gépek Atkinson-körfolyamat

Dugattyús gépek Diesel-körfolyamat (1897) Rudolf Christian Karl Diesel (1858-1913)

Többgépes körfolyamat Brayton-körfolyamat (1872) George Brayton (1830-1892) amerikai gépészmérnök Eredeti ötlet: John Barber, 1791

Gázturbina Brayton-körfolyamatot megvalósító gép

Gázturbina