Click here to load reader

Termodynamika Stirlingova cyklu

  • View
    37

  • Download
    3

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Termodynamika Stirlingova cyklu. Přednáška pro U3V. Obsah přednášky. Entropie, termodynamika a tepelné stroje Strilingův cyklus a motor Demonstrace Historie, výhody a nedostatky Stirlingova cyklu. Obecní princip fungování Vesmíru. Entropie uzavřeného systému může jenom narůstat: - PowerPoint PPT Presentation

Text of Termodynamika Stirlingova cyklu

  • Termodynamika Stirlingova cykluPednka pro U3V

  • Obsah pednkyEntropie, termodynamika a tepeln strojeStrilingv cyklus a motorDemonstraceHistorie, vhody a nedostatky Stirlingova cyklu

  • Obecn princip fungovn VesmruEntropie uzavenho systmu me jenom narstat:dS 0Dsledky termodynamick zkony, asov ipka, neexistence perpetta mobile, samovoln proudn tepla jenom z teplej lzn do chladnj, chladn (entropick) smrt Vesmru,

  • Sniovn entropie v otevenm systmuObzvl u ivch bytostPijetm ivin zskaj chemick potencilTen se spotebuje na udrovn znmek ivota, kter sami o sob jsou v rozporu s pirozenou tendenc vesmru

  • Tepeln stroj/cyklusZazen, kter se pipoj na tok tepla, tj. na probhajc nrst entropiest protkajc energie se sklid v podob mechanick prceTu mono promnit na jin formy energie a pout na lokln snen entropie tam, kde uznme za vhodn

  • Konkrtn aplikace tep. cykl

  • Fyzikln princip tep. stroje1. princip termodynamiky:dU = T dS p dVZmna vnitnch energi lzn se dje tou st protkajc entropie, kter se neodebere strojemTep. stroje pracuj bn v cyklech. Celkov prce je pak dna celm cyklem:W = p(V) dVAbychom mohli spost prci stroje, musme ale znt zvislost tlaku na objemu

  • Fyzikln princip tep. strojeDky pnu Clausiovi a Kronigovi vme:p V = N k TTep. cykly jsou vtinou tvoeny 4 dji. Pro Stirlingv cyklus mme:Prce 1 cyklu se rovnploe (integrlu) tyhlekivky

  • Stirlingv cyklus 1Teplo proud z ohvae do pracovnho plynuMsto oht se plyn rozepne a vykon prci (zvedne pst)Stroj odebr prci z ohvaeKdybychom mli stroj na jedno pouit, tohle by stailo

  • Stirlingv cyklus 2Jeliko druh pst ke stnm nedolh, jeho pohybem se objem prac. plynu nemnJak plyn proud kolem nj, pedv mu svoje teplo a ochlazuje se

  • Stirlingv cyklus 3Ochlazen plyn m men objem a tak zane thnout pst do poten polohyPi tom se mus chladiem odebrat teploStroj tedy spotebovv prci z chladie, aby se dostal do pvodnho stavu

  • Stirlingv cyklus 4Pohybem nedolhajcho pstu se plyn ene zptky do ohvaePi tom se mu vrac teplo, kter pstu propjil pi pohybu opanm smrem

  • Stirlingv cyklusCelkov prce stroje je tedy rozdl tepla/prce odebran z ohvae a pedan chladii aby se stroj vrtil do pvodnho stavuTj. integrl PV kivkyPi prvnm entropie roste a jedn se o samovoln dj, u druhho entropie stroje kles a proto mus rst nkde jinde (konat se prce)

  • Stirlingv cyklusinnost stroje = podl celkov prce stroje ke vemu teplu dodanmu ohvaemDosazenm rovnice idelnho plynu a integrac se zsk: = 1 Tc/Th Chceme-li zvyovat innost, musme zvit teplotn rozdl, tj. tok entropie strojem

  • DemonstraceChod Strilingova motoruZmna otek se zmnami teplotPV diagram a jeho diskuzePidan zte a pemna mech. prce na jin formy energie minielektrrnaDeformace PV kivky vlivem zteReverzibilita chodu samovolnch termodynamickch dj pes rst entropie na jinm mst chladnika

  • Vznik Stirlingova motoruPatent Roberta Stirlinga z roku 1816Zpotku pouvn na erpn vody v kamenolomuPo tom co brat Stirlingov zvili jeho vkon, u od r. 1843 pohnl vechny stroje v Dundeensk huti (jin Skotsko)Soubn s nm se vyvjel i parn stroj, jako dal z ady motor s vnjm spalovnm

  • Stroj Stirlingv a parnZpotku Stirling nabzel palivov vhodnj a bezpenj alternativu k parnm strojmTy toti nemli velkou innost cyklu a jejich bojlery mli tendenci k explozm

  • Stroj Stirlingv a parnStirlingv stroj tak nebyl bez nehod (i kdy pi nich nikdo neumral)Aby se zajistila jeho innost, musel se pracovn plyn zahvat na takov teploty na jak to tehdej materily dovolovaliTo mlo za nsledek velk nklady na konstrukci ohvae a jeho rychl opoteben

  • Stroj Stirlingv a parnPostupnm zvyovnm sv innosti a bezpenosti nakonec parn stroj vytlail sv konkurenty ze scny19. stolet je stoletm pry pevzato z filmu Mareku, podejte mi peroStirling erpn vody a hnn vzduchu do varhan

  • Modern a kompaktn Stirling mezivlen doby30. lta 20. stolet firma Phillips chtla rozit svou nabdku rdi i do zem kde bylo slab pokryt el. st a nedostatek bateriZa pouit tehdejch technologi vyvinuli kompaktn Stirlingv motor pohnn lampovm olejem na velk vkon

  • Modern a kompaktn Stirling mezivlen dobyR. 1951 byl u nov model vyrbnObjev tranzistoru, znan snil energetickou spotebu rdiOd projektu se nakonec upustilo a Phillips prodvali Stirlinga v 70. letech jako kryochladi

  • Modern doba tep. strojDoprav a bnm potebm generace malho vkonu dnes dominuj motory s vnitnm spalovnmNa parnm stroji je postavena cel energetika lidstvaStirlingv stroj mj. prov renesanci dvod plyne z jeho specifickch vlastnost kter vyhovuj na znan specifick dob

  • Vhody Stirlingova motoruJako palivo se me pout jakkoliv zdroj tepla libovolnho charakteruKonstrukce nevyaduje dn ventily, ohva me bt primitivn a sousti nepotebuj mazat olejem - stav si je spousta domcch kutil po celm svt

  • Vhody Stirlingova motoruZe vech existujcch motor jsou snad nejbezpenjMono je postavit aby mli tich chod a beli bez psunu vzduchu ve vdskch a Japonskch ponorkch se msto jad. reaktorupouv Strilingvmotor

  • Vhody Stirlingova motoruChladn prosted jim prospv (na rozdl od motor s vnitnm spalovnm) pouit v astronauticeReverzibiln ta sam konstrukce se me pout i jako tepeln erpadlo v zim se pouvaj na generaci energie, v lt na chlazenMohou bet i na malch teplotnch rozdlech

  • Nedostatky Stirlingova motoruOhva je nejvce namhanou soust a ohvn a po metalurgick limit. Stejn chladi bv znan rozmrnVnitn spalovac motory jsou impulzn z hlediska teplot a tedy mohou pracovat s vtmi teplotnmi rozdlyMaj tendenci mt konstantn vkon (nebo pinejmenm velkou setrvanost)Do automobil tedy ne, ale kdy cena/kWh je dleitj ne cena/kW tak jsou jasn volba

  • ShrnutVe Vesmru dje probhaj samovoln pouze kdy pi tom roste entropieTepeln stroj zazen kter propoj msto velkho rstu entropie s jinm mstem tak, aby v nm mohl nastat lokln pokles entropie (v n prospch)innost je tm vt, m je vt teplotn rozdl lzn

  • ShrnutDemonstrovali jsme si dnen aplikace tep. stroj oten kola, elektrrna a lednikaHistorie Stirlingova motoru od stolet pry a po dnen dobuSpecifika Stirlinga jednoduchost, konstantn vkon, flexibilita, nzk nronost na palivo ale i nzk hustota vkonu

  • Zacni zahrievat motor na chod bez zataze.Demonstrovat chod motora a PV diagram

Search related