1

Wykład 9

9.2 Chłodziarka

9.1 Idealny silnik tłokowy

9.3 Cykl Otto

9.4 Cykl Diesla

9.5 Silnik odrzutowy

2

9.1 Idealny silnik tłokowy

tłok

Wlot pary

Cylinder

J. Cugnot, 1771

3

Cykl maszyny parowej wygląda następująco:

V

0

V

1

V

2

p

0

p

1

1

2

3

4

5

p

V

Kolejne etapy zamkniętego
cyklu są następujące:

1 Tłok spoczywa, para dostaje
się z kotła do cylindra, wzrasta
ciśnienie.
2

Tłok porusza się, para dopływa,

ciśnienie stałe, objętość
wzrasta.
3

Dostęp pary zamknięty,

adiabatyczne rozprężania

4

Otwarcie cylindra do chłodnicy, szybki spadek ciśnienia, stała objętość.

5

Usuwanie resztek pary, stałe ciśnienie, objętość maleje.

Praca wykonywana jest na odcinkach 2,3 i 5. Przyjmuje ona
następujące wartości.;

4

)

(

1

1

)

(

0

2

0

5

1

2

1

1

1

3

0

1

1

2

V

V

p

L

V

V

V

p

L

V

V

p

L



















































Całkowita praca jest równa sumie tych przyczynków.

9.2 Chłodziarka

Znając cykl Carnota możemy zdefiniować chłodziarkę, czyli
urządzenie pracujące cyklicznie i przenoszące ciepło ze
zbiornika o niższej temperaturze, do zbiornika o wyższej
temperaturze.

Wydajność chłodziarki:

1

1

1

2

1

2

1

2













T

T

Q

Q

Q

W

Q

wł

praca

chł

efekt

ch



5

1

2

1

T

T







1

1

1

2





T

T

ch



T

2

T

1

®

Q

2

T

2

T

1

Q

2

W

W

T

2

> T

1

®

6

Chłodziarkę możemy również zastosować do ogrzewania
ciepłem Q1 zbiornika kosztem chłodnicy. Wtedy mamy do
czynienia z tzw. pompą cieplną . Wydajność pompy
cieplnej opartej na cyklu Carnota jest następująca;

2

1

1

2

2

2

1

1

T

T

Q

Q

Q

W

Q

pc













7

9.3 Cykl Otto

Cykl Otto jest to cykl pracujący pomiędzy dwoma adiabatami i
dwoma izochorami.

1

2

1

)

(

1











V

V

1

2

3

4

p

V

Q

1

Q

2

T

S

1

2

3

4

Q

1

Q

2

V

2

V

1

8

9

10

9.4 Cykl Diesla

Cykl Diesel’a jest to cykl pracy silnika pracującego pomiędzy
dwoma adiabatami, oraz izochorą i izobarą.

1

2

3

4

p

V

Q

1

Q

2

T

S

1

2

3

4

Q

1

Q

2

V

2

V

1

V

3

1

3

2

2

4

1

(

)

(

)

V

V

Q

mc T

T

Q

mc T

T





 



11

Ciepło Q

1

dostarczane w przemianie izobarycznej 2-3, a ciepło

Q

2

oddawane w przemianie izochorycznej 4-1 zgodnie z

równaniami;

Wobec powyższego możemy dla obserwowanego procesu
cyklicznego napisać:

1

2

1

2

0

Q

Q

W

U

W

Q

Q





  





Wydajność cyklu Diesla wyraża się następująco:

2

4

1

1

4

1

1

1

3

2

2

3

2

(

)

(

/

) 1

1

1

1

1

(

)

(

/

) 1

V

th

p

W

Q

c T

T

T T T

Q

Q

c T

T

T T T











 

 

 





1

2

1

2

3

2

3

)

)(

1

(

1

)

(

1

















V

V

V

V

V

V

12

Wykorzystując równanie gazu doskonałego, oraz równanie
adiabaty dla przemian 1-2 i 3-4, otrzymujemy na wydajność
wyrażenie:

13

paliwo

spalanie

Gazy

spalinowe

powietrze

1

2

3

4

9.5 Silnik odrzutowy

14

Cykl pracy silnika odrzutowego nie jest zamknięty i wygląda
następująco;

1

2

3

4

T

S

Na odcinku 1-2 następuje zwolnienie prędkości powietrza, wzrasta ciśnienie,
Na odcinku 2-3 następuje spalanie pod stałym ciśnieniem,
W punkcie 4 następuje rozprężanie, przy czym prędkość na wylocie jest
większa niż na wlocie.