CÁC CHU TRÌNH NHIỆT ĐỘNG lực học 2

Nhiệt động lực học là ngành khoa học nghiên cứu các quá trình biến đổi vật chất theo quan điểm năng lượng, dựa trên một số định luật cơ bản của tự nhiên, gọi là các định luật nhiệt động

CÁC CHU TRÌNH NHIỆT

ĐỘNG LỰC HỌC

Nhiệt động lực học là ngành khoa học nghiên cứu các quá trình biến đổi vật chất theo quan điểm năng lượng, dựa trên một số định luật cơ bản của tự nhiên, gọi là các định luật nhiệt động lực học.

Sơ lược về quá trình phát triển:

 

Khái niệm NĐLH được William Thomson dùng lần đầu tiên năm

1849 khi nghiên cứu quá trình xảy ra trong động cơ hơi nước,

nhưng nền móng của NĐLH đã được đề cập sớm hơn, ngay từ

1823, khi Sadi Carnot lần đầu tiên tìm cách xác định mối quan hệ chuyển đổi nhiệt lượng thành công cơ học.

Trong giai đoạn đầu, NĐH chủ yếu nghiên cứu các quy luật

chuyển đổi cơ nhiệt Ngày nay người ta gọi là NĐH cổ điển.

NĐLH có 4 định luật cơ bản: định luật số 0, I, II, III

Phát biểu định luật số 0 (nguyên lý cân bằng nhiệt động):

"Nếu hai hệ có cân bằng nhiệt động với cùng một hệ thứ ba thì chúng cũng cân bằng nhiệt động với nhau".

Như vậy có thể nói định luật só 0 là “cơ sở pháp lý” của phép đo nhiệt độ Tuy ra đời muộn hơn sơ với định luật I, II, III nhưng xét

về ý nghĩa, nó liên quan tới nhiệt độ, là khái niệm mang tính khởi thuỷ, then chốt, cần phải được định nghĩa trước tiên, nên nó phải được đánh số “ưu tiên”.

CARNOT DIESEL

OTTO

- Được nghiên cứu bởi Nicolas Léonard

Sadi Carnot trong thập niên 1820

- Là một chu trình thuận nghịch

- Là chu trình nhiệt động lực học có hiệu

suất cao nhất dành cho động cợ nhiệt và

máy lạnh.

Chu trình carnot gồm hai quá trình đẳng

nhiệt thuận nghịch và hai quá trình đoạn

nhiệt thuận nghịch nối tiếp nhau

Hoạt động của chu trình carnot bao gồm 4

bước sau đây:

•Từ 1>2: Đây là quá trình giản nở khí đẳng

nhiệt Trong quá trình này hệ nhận nhiệt

lượng Q1

Từ 2>3: Áp suất tiếp tục giảm nhẹ từ P2>P3 và

thể tích tiếp tục tăng chậm từ V2>V3 với Q=0,

cho nên đây là quá trình giản nở khí đoạn

nhiệt Vì vậy, nhiệt độ T của hệ giảm từ T1 ở 2

đến T2 ở 3

•Từ 3>4: Đó là quá trình nén khí đẳng nhiệt

Khi đó, nhiệt lượng của hệ tỏa ra là Q2

•Từ 4>1: Áp suất tăng mạnh từ P4>P1, thể tích

giảm rất chậm từ V4>V1 và Q=0, cho nên đây

là quá trình nén khí đoạn nhiệt Vì vậy, nhiệt

đọ T2 ở 4 tăng đến T1 ở 1 Hệ trở ại vị trí ban

đầu

Cứ như vậy tiếp tục một chu trình mới

Carnot

trình Carnot ngược

• Robert Stirling (1790-1878) sáng

chế 1816.

• Chu trình Stirling là một chu trình

nhiệt động lực học thuận nghịch

có cùng hiệu suất với chu trình

Carnot.

• Hiệu suất của động cơ Stirling cao

hơn động cơ hơi nước, động cơ

Diesel và động cơ xăng.

• Chu trình Stirling lý tưởng gồm 4

giai đoạn.

• Có nhiều thiết kế cho động cơ

Stirling.

1 Giãn nở đẳng nhiệt.

2 Làm lạnh đẳng tích.

3 Nén đẳng nhiệt.

4 Hâm nóng đẳng tích.

Alpha Beta Gamma Piston tự do

Người đầu tiên xây dựng nên động cơ 4 thì là kỹ

sư người đức Nicolas Otto Đây là lý do tại sao

những động cơ 4 kỳ sử dụng Bugi còn được gọi là

động cơ Otto

Chu trình Otto là một chu trình nhiệt động học lý

tưởng, là chu trình nhiệ động lực học phổ biến

trong các động cơ ô tô

 Quá trình hút (A) là quá trình giẳn nở đảng

áp

 Sau đó là quá trinh nén (B), là quá trinh nén đoạn nhiệt

 Trong suốt quá trinh đốt cháy (C), đầu tiên

là quá trình đốt cháy đẳng tích Tiếp theo là giăn nở đoạn nhiệt

 Vòng lặp đươc kết thú băng quá trình thải

 Chu trình: có 4 thì:

1 Thì hút: hổn hợp khí và nhiên liệu (ngày nay chỉ có khí, nhiên liệu được phun

trực tiếp vào lòng xy lanh), khi đó piston đi từ trên xuốg dưới.

2 Thì nén: Piston đi lên nén hổn hợp khí và nhiên liệu, làm tăng áp xuất và nhiệt

độ trong xy-lanh.

3 Thì cháy và giãn nở : Hỗn hợp khí và nhiên liệu được đốt cháy Vì nhiệt độ

tăng dẫn đến áp suất của hỗn hợp khí tăng và làm cho piston chuyển động từ

ĐCT xuống ĐCD.

4 Thì xả: Ở thì này piston đi lên, đẩy toàn bộ sản vật cháy (các chất sau cháy) ra

ngoài, kết thúc 1 chu trình làm việc.

1: bugi 2:piston 3:cửa thải 4:cửa nạp 5:thanh truyền 6:trục khủy 7:cacte 8:đường thông với cacte quét

Khối động cơ 8 lít, 16 xi-lanh được bố trí theo kiểu chữ W độc đáo, 64 van với hai vòng tuần hoàn trong hệ thống làm mát mang lại cho Bugatti Veyron 16.4 Super Sport ngôi vương về tốc độ trong thế giới ôtô.

Mẫu xe thể thao có khả năng đạt tốc độ trên 400 km/h, tăng tốc từ 0 lên 100 km/h trong 2,2 giây

là nhờ có được công suất 1.001 mã lực, mô-men xoắn 1.250 Nm từ khối động cơ 16 xi-lanh chiều dài 710 mm, trọng lượng 400 kg.

• Động cơ Diesel do một kỹ sư người Đức, ông

Rudolf Diesel, phát minh ra vào năm 1892.

• Do những ưu việt của nó so với động cơ xăng,

như hiệu suất động cơ cao hơn hay nhiên liệu

diesel rẻ tiền hơn xăng, nên động cơ Diesel

được sử dụng rộng rãi trong các ngành công

nghiệp, đặc biệt trong ngành giao thông vận

tải thủy và vận tải bộ.

Chu kỳ Diesel lý tưởng hóa:

+Quy trình 1-2 là quy trình nén đoạn nhiệt của chất lỏng (đường màu xanh dương)

+Quy trình 2-3 là quá trình làm nóng đẳng áp (đường màu đỏ)

+Quy trình 3-4 là quá trình dãn khí đoạn nhiệt (đường màu vàng)

+Quy trình 4-1 là quá trình làm lạnh đẳng tích (đường màu xanh lá)

Hình1 Một số kiểu động cơ nhiều xy lanh

Hình2 Động cơ kiểu chữ V

Hình 3 Động cơ đặt nằm ngang