Hőerőgép

Article on other languages:

del.icio.us del.icio.us
Digg Digg
Furl Furl
Reddit Reddit
Rojo Rojo
Add to OnlyWire
Termodinamikai körfolyamatok
Atkinson-ciklus
Brayton–Joule-ciklus
Carnot-ciklus
Kombinált ciklus
Diesel-ciklus
Ericsson-ciklus
Kalina-ciklus
Lenoir-ciklus
Miller-ciklus
Kevert/kettős-ciklus
Otto-ciklus
Rankine-ciklus
Stirling-ciklus
Stoddard-ciklus
Szerves Rankine-ciklus
Gőzkompressziós hűtőgép
szerkeszt

A hőerőgép olyan valóságos vagy elméleti erőgép, amely hőenergiát mechanikai munkává alakít át. Más definíció szerint a hőerőgép olyan kalorikus gép, mely hasznos mechanikai munkát szolgáltat. A kalorikus gépek a hőerőgépek és a hőszivattyúk és termodinamikai elven működő hűtőgépek összefoglaló neve. A hőerőgépek termodinamikai ciklust (körfolyamatot) valósítanak meg működésük folyamán. A hőerőgépeket rendszerint az általuk megvalósított körfolyamatról nevezik el, de gyakran alternatív elnevezéseket is használnak: benzinmotor, gőzgép, gázturbina. A belsőégésű gépek (motorok) a gép belsejében fejlesztenek hőenergiát, a külső hőbevezetésű gépek külső hőforrás által fejlesztett hőenergiát abszorbeálják. Egyes hőerőgépek a külső atmoszféra felé nyitott szerkezetűek, mások el vannak szigetelve a környezettől (nyitott vagy zárt rendszerek).

A hőerőgép a magas hőmérsékletű hőforrásból hőt vesz fel, egy részét átalakítja haszos mechanikai munkává, a maradékot pedig leadja az alacsony hőmérsékletű hőnyelő rendszerbe.

Tartalomjegyzék

Hatásfok

A termodinamika első főtételéből írható:

 dW \ =  \ dQ_c \ - \  (-dQ_h) \,
ahol
 dW = -PdV \, a hőerőgép által termelt hasznos munka (ez negatív, mivel a munkát a gép végzi)
 dQ_h = T_hdS_h \, a bevezetett hő a nagyhőmérsékletű rendszerből (ez negatív, mivel a hőt a nagyhőmérsékletű tartálybólvonja el, így (-dQ_h)\, pozitív.
 dQ_c = T_cdS_c \, ez a hőmennyiség, mely a hűtőn keresztül távozik az alacsony hőfokú rendszerbe (Ez pozitív, mivel a hőt átadja a hűtőnek)
Energiaáramlás vázlata hőerőgépben

Az energiaátalakító berendezés (legyen az hűtőgép, hőszivattyú, vagy erőgép) hatásfoka általánosságban a hasznos munka és a befektetett energia viszonya.

Erőgép esetében hasznos munkát akarunk nyerni hőátszármaztatás útján:

\eta = \frac{-dW}{-dQ_h} = \frac{-dQ_h - dQ_c}{-dQ_h} = 1 - \frac{dQ_c}{-dQ_h}

Egy hőerőgép elméletileg lehetséges legjobb hatásfoka csak a hőforrás és a hőnyelő hőmérsékletétől függ, melyek mellett a gép működik. Ezt a hatásfokot egy ideális képzeletbeli hőerőgép esetére szokás levezetni, mint amilyen a Carnot-féle hőerőgép, bár más hőerőgépek, melyek más körfolyamatot valósítanak meg, szintén elérhetik a legobb hatásfokot. Matematikailag ez ezért lehetéges, mert reverzibilis állapotváltozások esetén a hideg tartály entrópiaváltozása egyenlő a meleg tartály ellenkező előjelű entrópiaváltozásával (vagyis dSc = − dSh), így az összentrópia nem változik a körfolyamat során:

\eta_\text{max} = 1 - \frac{T_cdS_c}{-T_hdS_h} = 1 - \frac{T_c}{T_h}

ahol Th a hőforrás, Tc pedig a hőnyelő abszolút hőmérséklete kelvinben mérve. Megjegyzendő, hogy dSc pozitív, dSh negatív minden reverzibilis munkavégző körfolyamatnál, az entrópia összességében nem változik, hanem a nagy entrópiájú rendszerből a kis entrópiájú rendszer felé áramlik csökkentve a hőforrás entrópiáját és növelve a hőnyelőét.

Fajtái

Források

  • Pattantyús Gépész- és Villamosmérnökök Kézikönyve 2. kötet. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961.
  • Pattantyús Á. Géza: A gépek üzemtana. Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1983. ISBN 963 10 48 8 X
  • http://www.mk.u-szeged.hu/~tavokt/pszi/index.html Prof. Dr. Szabó Gábor - Péter Szabó István: Alkalmazott hőtan. Szeged, 2003. A Szegedi Tudományegyetem Szegedi Élelmiszeripari Főiskolai Kar jegyzete

Külső hivatkozások

This article is from Wikipedia. All text is available under the terms of the GNU Free Documentation License.