Lämpövoimakoneet ja jäähdyttimet
Tarkastellaan miten lämpöä voidaan muuttaa mekaaniseksi työksi lämpövoimakoneissa. Tutustutaan lämpövoimakoneiden ja jäähdyttimien toimintaperiaatteisiin termodynamiikan pääsääntöjen kautta. Lämpökylvyt ja energiansiirtokaaviot. Hyötysuhteen määrittäminen. Jäähdyttimet ja niiden hyvyys. Ideaalinen lämpövoimakone.
Ideaalikaasulämpövoimakoneet
Tarkastellaan lämpövoimakoneita, joissa työaineena on ideaalikaasu (tarkastellaan siis ideaalikaasujen monivaiheisia kiertoprosesseja). Kiertoprosesseista saatu hyödyllinen työ. Ideaalikaasuprosessien yhteenveto: kaasulait, työt, lämmöt ja termisen energian muutokset isokoorisille, isobaarisille, isotermisille, adiabaattisille sekä mielivaltaisille prosesseille. Kaasujen ominaisuuksien yhteenveto: terminen energia, isokoorisen ja isobaarisen prosessin lämpökapasiteetti sekä adiabaattivakio mono- ja diatomiselle kaasulle. Konkreettinen (vaikkakin epäkäytännöllinen) esimerkki lämpövoimakoneeksi. Eri kiertoprosessien esittelyä: Braytonin, Carnot’n, Ottomoottorin ja Dieselmoottorin kiertoprosessit.
Braytonin kiertoprosessi
Lasketaan Braytonin kiertoprosessin hyötysuhde (prosessi on malli kaasuturbiinimoottorille). Hyötysuhteen riippuvuus painesuhteesta. Käytännön ongelmat hyötysuhteen parantamisessa.
Carnot’n kiertoprosessi
Tarkastellaan lämpövoimakoneiden reversiibeliyttä ja maksimaalista hyötysuhdetta. Täysin reversiibeli lämpövoimakone ja siihen liittyvät vaatimukset. Lasketaan Carnot’n kiertoprosessin hyötysuhde ja sen riippuminen pelkästään kuuman ja kylmän lämpökylvyn lämpötiloista.
Hei ja kiitokset hienosta materiaalista. Kysymys: voisikos vaikka Carnot’n kiertoprosessin kohtaan lisätä videon, jossa hyötysuhde määritetään TS-tasossa isentrooppisella puristuksella ja laajenemisella? Laskut vähän yksinkertaisempia kun entropian muutos kylmän ja kuuman kylvyn puolella samat: eetta =1-QC/QH ja deltaS=deltaQ/T -> eetta=1-deltaS*TC/(deltaS*TH)=1-TC/TH
Ehdotukset lisävideoista ovat aina tervetulleita. Tosin vaikka laskut saattavat yksinkertaistua, TS-tasolla pyöriminen on perusopintotasolla käsitteellisesti haastavampaa. Pannaan silti harkintaan.