Turboahtimen teho?

Ilmamäärä polttoainekiloa kohti on suunnilleen tuo mitä '' Martta0 '' esitti, kun käytetään stoikiometristä seosta.
Dieselmoottori, jossa yleensä ahdinta käytetään, ilmamäärä on aina huomattavasti suurempi, yleensä savutusraja on n 20kg / kg ja osakuormilla ilmamäärä vielä moninkertainen.
Kaasun määrä kasvaa palotapahtumassa hieman ilmaylimäärästä riippuen, mutta muutos on muutamien prosenttien luokkaa.

Ahtimen tehon ja hyötysuhteen laskeminen on vähän konstikkaampi juttu, toiminta on kuin itseään ruokkiva järjestelmä: - mitä suurempi ahtopaine ->sitä suurempi pakokaasujen paine -> mitä suurempi pakokaasujen paine sitä suurempi ahtopaine -> jne. jne., siksi käytetään bensiinimoottoreissa AINA jotain rajoitinta (VNt/hukkaportti..., dieseleissä myös mitoitus/overlap)

Ahtopuolen teho on laskettavissa puristettavan ilman paineesta ja määrästä ja esimerkiksi 2L moottori ahtopaine 1 bar ja kierrosluku 3600 r/min vaatii tehoa n. 8 kW.(Tässäkin on huomioitava että ilmamäärä on täytöksen suuruinen vain bensiinimoottorissa jassa läppä on täysin auki, dieselissä painetta voidaan laskea "läpi"=overlap)
Jos arvioidaan pumppupuolen hyötysuhteeksi 70% ja turbiinipuolelle samaa luokkaa, niin pakokaasuista potäisi saada n 20 kW.
(Anekdoottina mm.joissain lentomoottoreissa > 300 kW)

Tämän lisäksi moottori on suunniteltava, niin että kaasunvirtaus on riittävä ahtimen toiminnalle, eli pelkkää ilmaista energiaa ahdin ei hyödytä, eikä itse paranna jyötysuhdetta, yleensä päinvastoin.
Moottorin kokonaishyötysuhde voi kuitenkin parantua täytöspaineen ja - määrän hyödyntämisestä joissain olosuhteissa.

Ps.
Huomioitavaa arvioinnissa että Martta0.n esimerkki 10 L/h kulutuksella vastaa moottorin tehoa n. 25 kW, kun taas yo. esimerkissä moottorin teho olisi n. 150 kW (2L,1bar ylipaine 340 K, 3600 r/min.)

e.d.k kirjoitti:

Ilmamäärä polttoainekiloa kohti on suunnilleen tuo mitä '' Martta0 '' esitti, kun käytetään stoikiometristä seosta.
Dieselmoottori, jossa yleensä ahdinta käytetään, ilmamäärä on aina huomattavasti suurempi, yleensä savutusraja on n 20kg / kg ja osakuormilla ilmamäärä vielä moninkertainen.
Kaasun määrä kasvaa palotapahtumassa hieman ilmaylimäärästä riippuen, mutta muutos on muutamien prosenttien luokkaa.

Ahtimen tehon ja hyötysuhteen laskeminen on vähän konstikkaampi juttu, toiminta on kuin itseään ruokkiva järjestelmä: - mitä suurempi ahtopaine ->sitä suurempi pakokaasujen paine -> mitä suurempi pakokaasujen paine sitä suurempi ahtopaine -> jne. jne., siksi käytetään bensiinimoottoreissa AINA jotain rajoitinta (VNt/hukkaportti..., dieseleissä myös mitoitus/overlap)

Ahtopuolen teho on laskettavissa puristettavan ilman paineesta ja määrästä ja esimerkiksi 2L moottori ahtopaine 1 bar ja kierrosluku 3600 r/min vaatii tehoa n. 8 kW.(Tässäkin on huomioitava että ilmamäärä on täytöksen suuruinen vain bensiinimoottorissa jassa läppä on täysin auki, dieselissä painetta voidaan laskea "läpi"=overlap)
Jos arvioidaan pumppupuolen hyötysuhteeksi 70% ja turbiinipuolelle samaa luokkaa, niin pakokaasuista potäisi saada n 20 kW.
(Anekdoottina mm.joissain lentomoottoreissa > 300 kW)

Tämän lisäksi moottori on suunniteltava, niin että kaasunvirtaus on riittävä ahtimen toiminnalle, eli pelkkää ilmaista energiaa ahdin ei hyödytä, eikä itse paranna jyötysuhdetta, yleensä päinvastoin.
Moottorin kokonaishyötysuhde voi kuitenkin parantua täytöspaineen ja - määrän hyödyntämisestä joissain olosuhteissa.

Ps.
Huomioitavaa arvioinnissa että Martta0.n esimerkki 10 L/h kulutuksella vastaa moottorin tehoa n. 25 kW, kun taas yo. esimerkissä moottorin teho olisi n. 150 kW (2L,1bar ylipaine 340 K, 3600 r/min.)

Lue lisää

Turboahdin tuli alunperin lentokoneiden mäntämoottoreita varten, ja sillä haluttiin ainoastaan taata moottorille riitävä illmamäärä korkeuksien ohuessa ilmassa.
Formula 1 -autojen turbokaudella taas pienistä 1,5 litraisista moottoreista otettiin hetkellisiä yli tuhannen hevosvoiman tehoja suurella ahtopaineella. Onhan hyöty suuri siihen nähden mitä pikkumoottorista irtoaa ilman ahdinta.

Googlaa vaikka "turbocharger jet engine" niin jo löytyy.
Hyötysuhteesta sen verran että pitää se ilma puristaa mäntämoottorissakin ja siihen kuluu tehoa. Kaikkien lämpövoimakoneiden hyötysuhde riippuu lämpötilaerosta, ja siinä kaasuturbiinit häviävät mäntämoottorille. Turbiini ei kestä sitä kuumuutta joka mäntämoottorissa on työtahdin alussa koska turbiinin jäähdytys on hankalampaa ja turbiini on koko ajan kuumassa kaasuvirrassa, toisin kuin mäntä ja sylinteri. Suihkumoottorin hyötysuhde nousisi jos kaikki ilman happi voitaisiin polttaa kuten mäntämoottorissa; tällöin kuitenkin turbiini sulaisi.

Perusfyysikko kirjoitti:

Googlaa vaikka "turbocharger jet engine" niin jo löytyy.
Hyötysuhteesta sen verran että pitää se ilma puristaa mäntämoottorissakin ja siihen kuluu tehoa. Kaikkien lämpövoimakoneiden hyötysuhde riippuu lämpötilaerosta, ja siinä kaasuturbiinit häviävät mäntämoottorille. Turbiini ei kestä sitä kuumuutta joka mäntämoottorissa on työtahdin alussa koska turbiinin jäähdytys on hankalampaa ja turbiini on koko ajan kuumassa kaasuvirrassa, toisin kuin mäntä ja sylinteri. Suihkumoottorin hyötysuhde nousisi jos kaikki ilman happi voitaisiin polttaa kuten mäntämoottorissa; tällöin kuitenkin turbiini sulaisi.

Lue lisää

jotain tällaistako ajat takaa?
http://www.youtube.com/watch?v=l-spt7y1v6Y

Tossa vanhasta turbosta rakennettu suihkumoottori.

Minä se vaan kirjoitti:

jotain tällaistako ajat takaa?
http://www.youtube.com/watch?v=l-spt7y1v6Y

Tossa vanhasta turbosta rakennettu suihkumoottori.

Lue lisää

Mites tuon teho ja hyotysuhde lasketaan ?

Turboahtimen toiminta perustuu täysin pakokaasun liike-energian hyödyntämiseen, ns paineaaltopuhallin, jota läytetään joissain dieseleissä huuhtelun tehostukseen , toimii impolssiperiaatteella, mutta se on aivan eri asia kuin turboahdin.

e.d.k kirjoitti:

Turboahtimen toiminta perustuu täysin pakokaasun liike-energian hyödyntämiseen, ns paineaaltopuhallin, jota läytetään joissain dieseleissä huuhtelun tehostukseen , toimii impolssiperiaatteella, mutta se on aivan eri asia kuin turboahdin.

Lue lisää

Lue tuosta:

http://www.differencebetween.com/difference-between-impulse-turbine-and-vs-reaction-turbine/

"In reaction turbines, both pressure and kinetic energy are converted to shaft energy while, in impulse turbines, only the kinetic energy is used to generate shaft energy."

On kyllä olemassa ns. paineaaltoahdin, joka tunnetaan paremmin kaupallisella nimellään Comprex, mutta impulssiturbiini on siis eri asia.

Lasketaan turbon ahtimen vaatima teho oletuksilla: bensiinin kulutus 10 l/100 km tunnin ajan eli 0,0021 kg/s, palamisilman tarve 15 kg ilmaa/ 1 kg p-ainetta eli 15*0,0021 = 0,0315 kg/s, imuilman lämpötila 273K (0 C) ja ahtopaine ahtimen jälkeen 0,7 bar ylipainetta sekä vielä turbon ahtimen hyötysuhde 70%. Ahtimen jälkeisen ilman lämpötila ennen intercooleria on 100% hyötysuhteella 273(1,7/1)^(0,4/1,4) = 317,7K eli 44,7 C. Ja 75% hyötysuhteella tulos on (44,7-0)/0,70 = 63,9 C. Ahtimen vaatima akseliteho on siten 0,0315*1,00*63,9 = 2,0 kW. Näin se vaan menee...

martta0 kirjoitti:

Lasketaan turbon ahtimen vaatima teho oletuksilla: bensiinin kulutus 10 l/100 km tunnin ajan eli 0,0021 kg/s, palamisilman tarve 15 kg ilmaa/ 1 kg p-ainetta eli 15*0,0021 = 0,0315 kg/s, imuilman lämpötila 273K (0 C) ja ahtopaine ahtimen jälkeen 0,7 bar ylipainetta sekä vielä turbon ahtimen hyötysuhde 70%. Ahtimen jälkeisen ilman lämpötila ennen intercooleria on 100% hyötysuhteella 273(1,7/1)^(0,4/1,4) = 317,7K eli 44,7 C. Ja 75% hyötysuhteella tulos on (44,7-0)/0,70 = 63,9 C. Ahtimen vaatima akseliteho on siten 0,0315*1,00*63,9 = 2,0 kW. Näin se vaan menee...

Lue lisää

Jos sun moottoris kuluttaa tunnissa 10L bensiiniä ja 100 m^3 ilmaa niin tuo 0.7 bar ylipaine lämpötilakorjattunakin tekisi täytössuhteella 1.5 sen että moottoriin menisi tilavuudeltaan n 200 L/min, siis n. 600 ccm moottori 2000 r/min luukku auki tai isompi kone osakaasulla ! !

Toista kautta, jos 25 kW teho olisi tuotettava moottorilla, jonka täytössuhde olisi 1.5 (se 0.7 bar ylipaine), se antaisi normaalibensalla n. 150 Nm /1L tilavuutta kohden vääntömomenttia, mikä tarkottaisi että 2000 r/min pyörivä moottori olisi tilavuudeltaan n. 800 ccm.

Laskusi tehosta kelpaa, kunhan huomaat että tuskin kysyjä ensisijaisesti halusi tietää jonkun moottoripyörän tai auton turbon tehoa tilanteessa, missä ahtoa ei edes tarvittaisi.

Haloo-martta kirjoitti:

Jos sun moottoris kuluttaa tunnissa 10L bensiiniä ja 100 m^3 ilmaa niin tuo 0.7 bar ylipaine lämpötilakorjattunakin tekisi täytössuhteella 1.5 sen että moottoriin menisi tilavuudeltaan n 200 L/min, siis n. 600 ccm moottori 2000 r/min luukku auki tai isompi kone osakaasulla ! !

Toista kautta, jos 25 kW teho olisi tuotettava moottorilla, jonka täytössuhde olisi 1.5 (se 0.7 bar ylipaine), se antaisi normaalibensalla n. 150 Nm /1L tilavuutta kohden vääntömomenttia, mikä tarkottaisi että 2000 r/min pyörivä moottori olisi tilavuudeltaan n. 800 ccm.

Laskusi tehosta kelpaa, kunhan huomaat että tuskin kysyjä ensisijaisesti halusi tietää jonkun moottoripyörän tai auton turbon tehoa tilanteessa, missä ahtoa ei edes tarvittaisi.

Lue lisää

No mutta minähän laitoin vain esimerkit siitä, miten asiaa voi lähestyä laskennallisesti. Jokainen voi nyt halutessaan sijoittaa lukuarvojen paikalle omat uudet lukunsa...

martta0 kirjoitti:

Lasketaan turbon ahtimen vaatima teho oletuksilla: bensiinin kulutus 10 l/100 km tunnin ajan eli 0,0021 kg/s, palamisilman tarve 15 kg ilmaa/ 1 kg p-ainetta eli 15*0,0021 = 0,0315 kg/s, imuilman lämpötila 273K (0 C) ja ahtopaine ahtimen jälkeen 0,7 bar ylipainetta sekä vielä turbon ahtimen hyötysuhde 70%. Ahtimen jälkeisen ilman lämpötila ennen intercooleria on 100% hyötysuhteella 273(1,7/1)^(0,4/1,4) = 317,7K eli 44,7 C. Ja 75% hyötysuhteella tulos on (44,7-0)/0,70 = 63,9 C. Ahtimen vaatima akseliteho on siten 0,0315*1,00*63,9 = 2,0 kW. Näin se vaan menee...

Lue lisää

Jos 1L ideaalikaasun (ilma) tilavuutta puristetaan reilu 30 % ilman häviöitä, sen paine nousee 70 % ja lämpötila 0C -> 45 C, aivan kuten totesit.
Laskutavallasi lämpötilan kohoamiseen sitoutuisi 1.000*0.0012*45 eli 54 J !
Tämän pitäisi olla sama kuin ulkoisen puristustyön tekemä energia, joka ei täsmää lähellekän, eli vakiotilavuus- lämpökapasiteetin käyttö ei ole oikein.

Lisäksi pelkkä paineen nosto 1.7 bar ei riitä, ilma on vielä siirrettävä paineiseen putkistoon, joka vie myös energiaa.

e.d.k kirjoitti:

Jos 1L ideaalikaasun (ilma) tilavuutta puristetaan reilu 30 % ilman häviöitä, sen paine nousee 70 % ja lämpötila 0C -> 45 C, aivan kuten totesit.
Laskutavallasi lämpötilan kohoamiseen sitoutuisi 1.000*0.0012*45 eli 54 J !
Tämän pitäisi olla sama kuin ulkoisen puristustyön tekemä energia, joka ei täsmää lähellekän, eli vakiotilavuus- lämpökapasiteetin käyttö ei ole oikein.

Lisäksi pelkkä paineen nosto 1.7 bar ei riitä, ilma on vielä siirrettävä paineiseen putkistoon, joka vie myös energiaa.

Lue lisää

Mitähän yritit e.d.k oikein selittää? Ominaislämpö vakiotilavuudessahan on ilmalle noin 0,714 kJ/kgK, enkä minä sitä olekaan käyttänyt. Kompressorin vaatima akseliteho on P = massavirta*ilman entalpian muutos = m*cp*deltaT eli siinä tarvitaan siis ominaislämpöä vakiopaineessa (vaikkei paine tässä olekaan vakio!).

martta0 kirjoitti:

Mitähän yritit e.d.k oikein selittää? Ominaislämpö vakiotilavuudessahan on ilmalle noin 0,714 kJ/kgK, enkä minä sitä olekaan käyttänyt. Kompressorin vaatima akseliteho on P = massavirta*ilman entalpian muutos = m*cp*deltaT eli siinä tarvitaan siis ominaislämpöä vakiopaineessa (vaikkei paine tässä olekaan vakio!).

Lue lisää

Sitähän minä ...

Kaasun puristustyö (isotrooppinen) riippuu lähinnä alkupaineesta ja puristussuhteesta.
Lämpötilan nousu taas alkulämpötilasta ja puristussuhteesta.

Näiden välistä riippuvuutta tai energiasisältöä ei voi kuvata millään vakio-ominaislämpökapasiteetilla.

Varmaan osannet laskea puristustyön aivan yksinkertaisesti matkan ja voiman funktiona.
Yhtä hyvin osannet kuvitella että lämmön nousu riippuu alkulämpötilasta ja näin myös energiamäärä kun lasket sitä lämpösisällön mukaan ja toteat olevasi vikapolulla.
Ellet muuten ymmärrä virhettäsi, niin rakenna kaava puristustyön ja lämpötilan keskeiselle riippuvuudelle, ja toteat, missä menit metsään.

No jospa minä viitsin.

Lähdetään nyt vaikka alkeista että pysyt mukana.
Siis isotrooppinen (tätä nimeä käytettiin opiskeluaikoinani, olkoon se nyt mitä hyvänsä), tilamuutos noudattaa kaavaa p2=p1*E^k, E=puristussuhde ja k=cp/cv, oletan että tästä ei ole erimielisyyttä.

Jatketaan hyvin helppoa esimerkkiä, eli olkoon lieriö, jonka halkaisija on 10 cm^3 ja pituus 1m, tilavuus siis 1litra täynnä ilmaa, jonka paine on 1bar=10N/cm ja lämpötila 273 K.
Kun lieriötä supistetaan päästä, niin että tilavuuden pituus on x, niin paine kasvaa edellä esitetyn mukaan siten että se on P0*x^(-1.4), oletan että tämäkin on suhteellisen selvää siis esim kun x=0.68 P=1.7 bar ja x=0.1 P=n.25bar jne.
Koska paine tiedetään matkan funktiona, energia on laskettavissa, ja puristamiseen tarvittava työ on W=P0*A(2.5/x^.4-3.5 x) (tarkista etten ole taas hutiloinut).
Lämpötilan muutos taas on ,kuten itsekin tiedät T0*P2^(0.4/1.4)

Noista sitten saadaan sellaisia tuloksia että kun puristetaan paineeseen 1.7 bar työmäärä on 9 J ja lämpötilan nousu 45 astetta, 25 bar paineeseen puristettuna työmäärä on 290 J ja lämpötilan nousu 415 ast4tta !

Peruskysymys on: millä vakio ominaislämpökapasiteetilla pääset lämpötiloista johtamaan niiden nostamiseen tarvittavan työmäärän.

e.d.k kirjoitti:

No jospa minä viitsin.

Lähdetään nyt vaikka alkeista että pysyt mukana.
Siis isotrooppinen (tätä nimeä käytettiin opiskeluaikoinani, olkoon se nyt mitä hyvänsä), tilamuutos noudattaa kaavaa p2=p1*E^k, E=puristussuhde ja k=cp/cv, oletan että tästä ei ole erimielisyyttä.

Jatketaan hyvin helppoa esimerkkiä, eli olkoon lieriö, jonka halkaisija on 10 cm^3 ja pituus 1m, tilavuus siis 1litra täynnä ilmaa, jonka paine on 1bar=10N/cm ja lämpötila 273 K.
Kun lieriötä supistetaan päästä, niin että tilavuuden pituus on x, niin paine kasvaa edellä esitetyn mukaan siten että se on P0*x^(-1.4), oletan että tämäkin on suhteellisen selvää siis esim kun x=0.68 P=1.7 bar ja x=0.1 P=n.25bar jne.
Koska paine tiedetään matkan funktiona, energia on laskettavissa, ja puristamiseen tarvittava työ on W=P0*A(2.5/x^.4-3.5 x) (tarkista etten ole taas hutiloinut).
Lämpötilan muutos taas on ,kuten itsekin tiedät T0*P2^(0.4/1.4)

Noista sitten saadaan sellaisia tuloksia että kun puristetaan paineeseen 1.7 bar työmäärä on 9 J ja lämpötilan nousu 45 astetta, 25 bar paineeseen puristettuna työmäärä on 290 J ja lämpötilan nousu 415 ast4tta !

Peruskysymys on: millä vakio ominaislämpökapasiteetilla pääset lämpötiloista johtamaan niiden nostamiseen tarvittavan työmäärän.

Lue lisää

Katsotaan huomenna, kunhan olet ensin itse tarkistanut oman kysymyksesi. Yksiköt sun muut...

martta0 kirjoitti:

Katsotaan huomenna, kunhan olet ensin itse tarkistanut oman kysymyksesi. Yksiköt sun muut...

Heipparallaa

No, martta0 esittää että kaasun puristustyö voidaan laskea lämpötilan muutoksesta kertomalla se massalla ja Cp-arvolla.
Yksi litra kaasua puristettuna 1.0...1.7 bar paineeseen nostaa lämpötilaa 45 astetta ja energia olisi 1kJ/kg K*45*1.3g = 58 J.

e.dk taas väittää että energian pitää olla yhtä suuri kuin ulkoinen puristustyö kun tilavuus pienennetään 68 % alkuperäisestä.
Esitetty 58 J meinaisi että esim. 10cm kanttiinsa tilavuutta pitäisi puristaa yhdestä sivusta .3.2cm keskimäärin voimalla 1800 N eli vastustava ylipaine olisi 1.8 bar koko matkalla ts. siis " hanurista" ? ?

Toivottavasti selviätte yhteisymmärrykseen fysiikan sovellutuksista ilman henkilökohtaisuuksia ja terminologiaan tai muihin sivuseikkoihin puutumista.

aqnostikko kirjoitti:

Heipparallaa

No, martta0 esittää että kaasun puristustyö voidaan laskea lämpötilan muutoksesta kertomalla se massalla ja Cp-arvolla.
Yksi litra kaasua puristettuna 1.0...1.7 bar paineeseen nostaa lämpötilaa 45 astetta ja energia olisi 1kJ/kg K*45*1.3g = 58 J.

e.dk taas väittää että energian pitää olla yhtä suuri kuin ulkoinen puristustyö kun tilavuus pienennetään 68 % alkuperäisestä.
Esitetty 58 J meinaisi että esim. 10cm kanttiinsa tilavuutta pitäisi puristaa yhdestä sivusta .3.2cm keskimäärin voimalla 1800 N eli vastustava ylipaine olisi 1.8 bar koko matkalla ts. siis " hanurista" ? ?

Toivottavasti selviätte yhteisymmärrykseen fysiikan sovellutuksista ilman henkilökohtaisuuksia ja terminologiaan tai muihin sivuseikkoihin puutumista.

Lue lisää

Taisi jäädä nytkin keksimättä, huolimatta ylimielisestä asenteesta.

Ei synny energiaa kaasujen tilamuutoksissa enempää kuin jostain tuodaan.

Omaa ehdottomuuttaan kannattaisi korostaa vasta kun ymmärtää enemmän kuin Maol.in kaavojen kopioimisen.

missä on heh ! kun kerrankin tarvittais

Sehän tässä onkin se juttu, katsos jos litra ilmaa liiskataan puoleen alkuperäisestä, niin "suoraan" laskien lämmön nousuun sisältyisi 110 J energiaa > { (2^0.4-1)*273 *1*1.28 }

Kuutiomuoto on helpoin ajatella.
Puristuva paine nousee 1 ... 2.6 baariin eli vastustava voima 0...1600 N.
Paineen nousu on exponentiaalista, joten voiman keskimääräinen suuruus on pienempi kuin 800 N ja vaikutusmatka 5 cm josta työmääräksi tulee alle 40 J ! !
(e.d.k.n kaava = 30 J )

martta0.n "suora tapa" antaa siis tuloksia jotka ovat mahdottomia tai ikiliikkuja on keksitty.

Kyllä juuri niin kirjoitti:

Sehän tässä onkin se juttu, katsos jos litra ilmaa liiskataan puoleen alkuperäisestä, niin "suoraan" laskien lämmön nousuun sisältyisi 110 J energiaa > { (2^0.4-1)*273 *1*1.28 }

Kuutiomuoto on helpoin ajatella.
Puristuva paine nousee 1 ... 2.6 baariin eli vastustava voima 0...1600 N.
Paineen nousu on exponentiaalista, joten voiman keskimääräinen suuruus on pienempi kuin 800 N ja vaikutusmatka 5 cm josta työmääräksi tulee alle 40 J ! !
(e.d.k.n kaava = 30 J )

martta0.n "suora tapa" antaa siis tuloksia jotka ovat mahdottomia tai ikiliikkuja on keksitty.

Lue lisää

Kaavoja voi pyöritellä mieleisekseen, ja jos jotain kiinnostaa laskea puristustyö lämpösisällön mukaan, niin tuossa eräs muunnelma: (toivottavasti )

W = ((T2-T3)*Cv - (T1-T3)*Cp)) * m

T3 = T2*P1/P2
T1,P1 = alkuarvot
T2,P2 = Puristetut

Kyllä juuri niin kirjoitti:

Sehän tässä onkin se juttu, katsos jos litra ilmaa liiskataan puoleen alkuperäisestä, niin "suoraan" laskien lämmön nousuun sisältyisi 110 J energiaa > { (2^0.4-1)*273 *1*1.28 }

Kuutiomuoto on helpoin ajatella.
Puristuva paine nousee 1 ... 2.6 baariin eli vastustava voima 0...1600 N.
Paineen nousu on exponentiaalista, joten voiman keskimääräinen suuruus on pienempi kuin 800 N ja vaikutusmatka 5 cm josta työmääräksi tulee alle 40 J ! !
(e.d.k.n kaava = 30 J )

martta0.n "suora tapa" antaa siis tuloksia jotka ovat mahdottomia tai ikiliikkuja on keksitty.

Lue lisää

martta0 on käyttänyt lämpökapasiteetiarvona Cp. tä, vaikka muutos ei ole vakiopaineinen, ei myöskään vakiotilavuuksinen, joten kummankaan käyttö yksin ei anna oikeaa tulosta.

Niin.. kirjoitti:

martta0 on käyttänyt lämpökapasiteetiarvona Cp. tä, vaikka muutos ei ole vakiopaineinen, ei myöskään vakiotilavuuksinen, joten kummankaan käyttö yksin ei anna oikeaa tulosta.

Lue lisää

Trollasitte minut vielä vastaamaan :)

Termodynamiikan 1. PS sanoo, jotta Q W = deltaU. Isentrooppisessa prosessissa (joka on samalla adiabaattinen) Q = 0, joten saadaan W = deltaU (jossa W = tilavuudenmuutostyö ja deltaU = sisäenergian muutos). Adiabaattiselle puristukselle W = p1V1/(k-1)[(v1/v2)^(k-1) -1) = 101300*0,001/(1,4-1)*[(1/0,5)^0,4 -1)] = 80,9 J (alkuarvot T1 = 20C, p1 = 101,3 kPa, V1 = 1 litra ja k=1,4).

Toisaalta adiabaattisessa puristuksessa lämpötila kasvaa kaavan T2 = T1*[(V1/V2)^(k-1)] mukaisesti eli saadaan T2 = 293*(2^0,4) = 386,6K = 113,6C eli lämpötila nousee 113,6-20=93,6 astetta. Sylinterissä oli alunperin ilmaa m = p1V1M/(RuT1) = 0,00121 kg ja ilmallehan ominaislämpö vakiotilavuudessa on cv = 0,714 kJ/kgK. Saadaan siis deltaU = mcv(T2-T1) = 0,00121*714*93,6 = 80,6 J.

Yllätys yllätys, nehän ovat ihan samoja! Energiaa ei siis häviä mihinkään, eikä sitä tule mistään lisää. Se siitä ikiliikkujasta.

Ahtimen (eli kompressorin) vaatimaa akselitehoa ei kuitenkaan lasketa ihan samalla tavalla, koska kyseessä onkin nyt ns. avoin systeemi. Sen tehon tarpeelle pätee kaava P = mcp(T2 - T1) = massavirta*entalpian muutos...

martta0 kirjoitti:

Trollasitte minut vielä vastaamaan :)

Termodynamiikan 1. PS sanoo, jotta Q W = deltaU. Isentrooppisessa prosessissa (joka on samalla adiabaattinen) Q = 0, joten saadaan W = deltaU (jossa W = tilavuudenmuutostyö ja deltaU = sisäenergian muutos). Adiabaattiselle puristukselle W = p1V1/(k-1)[(v1/v2)^(k-1) -1) = 101300*0,001/(1,4-1)*[(1/0,5)^0,4 -1)] = 80,9 J (alkuarvot T1 = 20C, p1 = 101,3 kPa, V1 = 1 litra ja k=1,4).

Toisaalta adiabaattisessa puristuksessa lämpötila kasvaa kaavan T2 = T1*[(V1/V2)^(k-1)] mukaisesti eli saadaan T2 = 293*(2^0,4) = 386,6K = 113,6C eli lämpötila nousee 113,6-20=93,6 astetta. Sylinterissä oli alunperin ilmaa m = p1V1M/(RuT1) = 0,00121 kg ja ilmallehan ominaislämpö vakiotilavuudessa on cv = 0,714 kJ/kgK. Saadaan siis deltaU = mcv(T2-T1) = 0,00121*714*93,6 = 80,6 J.

Yllätys yllätys, nehän ovat ihan samoja! Energiaa ei siis häviä mihinkään, eikä sitä tule mistään lisää. Se siitä ikiliikkujasta.

Ahtimen (eli kompressorin) vaatimaa akselitehoa ei kuitenkaan lasketa ihan samalla tavalla, koska kyseessä onkin nyt ns. avoin systeemi. Sen tehon tarpeelle pätee kaava P = mcp(T2 - T1) = massavirta*entalpian muutos...

Lue lisää

Voi ei enää.

En tiedä mistä kaavasi
W= p1V1/(k-1)[T2/T1 -1) on napattu tai mihin yhteyteen se kuuluu, kuitenkin esität että puristussuhteella 2 adiabaattisen muutoksen työmäärä on yli 80 J/L .

Jos puristustyö lasketaan mekaniikan perusteella päädytään em. 30 J ehergiaan. (alkulämpötila ei vaikuta, tiheys riippuu lämpötilasta)

Termodynamiikan opettaminen ei oikein kuulu plstalle, mutta olkoon.

Lähdetään siitä että 1l tilavuus ilmaa 20 ast (293 K) lämpötilasta puristetaan puoleen tilavuudestaan.
Paine nousee 2^1.4 -> 2.64 bar ja lämpötila - > 386 asteeseen aivan kuten esitit.

Tilamuutos alkuasemasta lopulliseen voidaan mallintaa myös muiden muutosten avulla, esim otetaan alkuasemasta lämpöä isobaarisesti (vakiopaine) niin että tilavuus puolittuu, tällöin lä,pötila on laskettava 147 K lämpötilaan ja energiaa on otettu (293-147)*Cv *1.2 =176 J.
Tästä tilsta , P=1 bar , V= 0.5 L, T=147 K lämpöä tuodaan tilaan isokoorisesti (vakiotilavuus )niin paljon että lämpö kohoaa em. 386 K asteeseen, ja paine nousee 2.64 baariin, niin energiaa tarvitaan (386-147)*Cv *1.2 = 205 J
Alku ja lopputilan muutos on siis 205 - 176 =29 J, joka on sama kuin mekaanisen työn tai em lämpötilakaavan mukaan.

Esitit siis ensin että energiaa tarvitaan 110 J, nyt että 80 J , mitään muita perusteita et ole esittänyt kuin että "näin on", sen enenpää kuin syytä miksi tuloksesi poikkeaa mekaaniikan mukaan lasketusta työstä, myöskään termodynamiikka ei erottele muutoksia niiden toteutustavalla, joten esittämäsi energian tarve m*Cp*dt ei sovellu tähän kohtaan.

Yhdyn edelliseen vastaajaan siinä että termodynamiikka ei ole mitään salatiedettä mutta kaavojen sokea kopsaaminen ilman ymmärrystä näyttää johtavan tosi mielivaltaisiin tulkintoihin.

Mitä eroa on kahden eri tilan potentiaalienergian erolla, esitettiinpä se sitten minkä tahansa muutoksen kautta !

" Minähän laskin vain adiabaattisen puristusprosessin vaatiman työn 1 litrasta --> 0,5 liltraan. Sinä taas olet jostain syystä jakanut prosessin kahteen osaprosessiin ja laskenut ensin paljonko lämpöä pitää poistaa isobaarisesti ja sitten paljonko lämpöä on tuotava isokoorisesti. Mitä tekemistä näillä meidän eri lähestymistavoilla on keskenään? "

Oletko jotenkin pudonnut kyydistä ?

Tässähän lasketaan kahden tilan termodynaamisen potentiaalin eroa.
On aivan yhdentekevää , mitä kautta lopputulokseen päädytään, tuloksen on oltava sama reitistä riippumatta.
Ilmeisesti hahmotuskykysi on hieman rajallinen . esittäessäsi tällaisen kysymyksen.

Viimeinen martta0 n esittämä 80 J vastaisi 1600 N puristusvoimaa 5 sentin matkalle.
Ei tarvitse osata edes alkeita kun voi päätellä että tulos on täysin järjetön !
Onko nykyisessä opetuksessa jotain vialla kun näinkin ilmiselviä mittasuhteita ei edes osata hahmottaa ?

"En tiedä mistä kaavasi W= p1V1/(k-1)[T2/T1 -1) on napattu tai mihin yhteyteen se kuuluu, kuitenkin esität että puristussuhteella 2 adiabaattisen muutoksen työmäärä on yli 80 J/L "

Näytänpä sulle, että mistä kaava tulee kun et sitä ilmeisestikään tiedä. Kaavassa oleva W tarkoittaa siis tarvittavaa tilavuudenmuutostyötä, kun puristamme adiabaattisesti 1 litran ilmaa alkutilasta 101,3 kPa/293K lopputilaan, jossa V2= 0,5 litraa eli puristussuhde on 2. Kuvitellaan siis lämpöeristetty sylinteri, jossa on kitkattomasti liikkuva mäntä ja jonka pinta-ala A on 100 cm2. Ilmatilan korkeus on siis alussa 10 cm. Painetaan nyt mäntää 5 cm alaspäin hyvin nopeasti.

Työ W = integraali(Fds) = integraali(pAds) = -integraali(pdV), jossa p = männän alapuolinen paine ja A männän pinta-ala, s = männän kulkema matka ja F mäntää vastustava voima ja miinusmerkki siitä, että V pienenee. Lähdin kuin lähdinkin siis liikkeelle määritelmästä: työ=voima*matka!

Adiabaattisessa puristuksessa pV^k = p1V1^k, josta ratkaistu p sijoitetaan ja integroidaan V1 --> V2, jolloin saadaan ensin W = -p1V1^k*integraali(dV/V^k) ja lopulta W = p1V1/(k-1)*[(V1/V2)^(k-1) - 1]. Toisaalta adiabaattisessa puristuksessa lämpötila riippuu puristussuhteesta näin: T2/T1 = (V1/V2)^(k-1) eli sijoittamalla tämä saadaan lopuksi W = p1V1/(k-1)*(T2/T1 -1).

Sijoittamalla alkuarvot esim. tähän W = p1V1/(k-1)*[(V1/V2)^(k-1) - 1] saadaan tulos W = 80,9 J.

Jäikö jotain vielä epäselväksi?

martta0 kirjoitti:

"En tiedä mistä kaavasi W= p1V1/(k-1)[T2/T1 -1) on napattu tai mihin yhteyteen se kuuluu, kuitenkin esität että puristussuhteella 2 adiabaattisen muutoksen työmäärä on yli 80 J/L "

Näytänpä sulle, että mistä kaava tulee kun et sitä ilmeisestikään tiedä. Kaavassa oleva W tarkoittaa siis tarvittavaa tilavuudenmuutostyötä, kun puristamme adiabaattisesti 1 litran ilmaa alkutilasta 101,3 kPa/293K lopputilaan, jossa V2= 0,5 litraa eli puristussuhde on 2. Kuvitellaan siis lämpöeristetty sylinteri, jossa on kitkattomasti liikkuva mäntä ja jonka pinta-ala A on 100 cm2. Ilmatilan korkeus on siis alussa 10 cm. Painetaan nyt mäntää 5 cm alaspäin hyvin nopeasti.

Työ W = integraali(Fds) = integraali(pAds) = -integraali(pdV), jossa p = männän alapuolinen paine ja A männän pinta-ala, s = männän kulkema matka ja F mäntää vastustava voima ja miinusmerkki siitä, että V pienenee. Lähdin kuin lähdinkin siis liikkeelle määritelmästä: työ=voima*matka!

Adiabaattisessa puristuksessa pV^k = p1V1^k, josta ratkaistu p sijoitetaan ja integroidaan V1 --> V2, jolloin saadaan ensin W = -p1V1^k*integraali(dV/V^k) ja lopulta W = p1V1/(k-1)*[(V1/V2)^(k-1) - 1]. Toisaalta adiabaattisessa puristuksessa lämpötila riippuu puristussuhteesta näin: T2/T1 = (V1/V2)^(k-1) eli sijoittamalla tämä saadaan lopuksi W = p1V1/(k-1)*(T2/T1 -1).

Sijoittamalla alkuarvot esim. tähän W = p1V1/(k-1)*[(V1/V2)^(k-1) - 1] saadaan tulos W = 80,9 J.

Jäikö jotain vielä epäselväksi?

Lue lisää

Aikaisemmin olen jo kirjoittanut:

"Termodynamiikan 1. PS sanoo, jotta Q W = deltaU. Isentrooppisessa prosessissa (joka on samalla adiabaattinen) Q = 0, joten saadaan W = deltaU (jossa W = tilavuudenmuutostyö ja deltaU = sisäenergian muutos)"

Toisin sanoen työ W saadaan myös ilman sisäenergian muutoksesta deltaU ja toisaaltahan deltaU = m*cv*deltaT eli jos tunnetaan puristettavan ilman lämpötilan muutos deltaT, niin tarvittava työ on selvillä. Nyt T2 = T1*(V1/V2)^(k-1) = 293*(2^0,4) = 386,6K eli deltaU = 386,6-293 = 93,6 astetta. Alkuperäinen ilman massa saadaan alkuarvoista ja m = 0,00121 kg. Ilman ominaislämpö vakiotilavuudessa on noin 714 J/kgK eli sisäenergian muutos on deltaU = 0,0121*714*93,6 = 80,9 J

Työ voidaan siis laskea käyttäen ominaislämpöä cv, vaikkei kyseessä olekaan vakiotilavuusprosessi!

martta0 kirjoitti:

Aikaisemmin olen jo kirjoittanut:

"Termodynamiikan 1. PS sanoo, jotta Q W = deltaU. Isentrooppisessa prosessissa (joka on samalla adiabaattinen) Q = 0, joten saadaan W = deltaU (jossa W = tilavuudenmuutostyö ja deltaU = sisäenergian muutos)"

Toisin sanoen työ W saadaan myös ilman sisäenergian muutoksesta deltaU ja toisaaltahan deltaU = m*cv*deltaT eli jos tunnetaan puristettavan ilman lämpötilan muutos deltaT, niin tarvittava työ on selvillä. Nyt T2 = T1*(V1/V2)^(k-1) = 293*(2^0,4) = 386,6K eli deltaU = 386,6-293 = 93,6 astetta. Alkuperäinen ilman massa saadaan alkuarvoista ja m = 0,00121 kg. Ilman ominaislämpö vakiotilavuudessa on noin 714 J/kgK eli sisäenergian muutos on deltaU = 0,0121*714*93,6 = 80,9 J

Työ voidaan siis laskea käyttäen ominaislämpöä cv, vaikkei kyseessä olekaan vakiotilavuusprosessi!

Lue lisää

Hölö hölö ja seli seli.
Mitä ihmettä vielä koitat sössöttää, ota nyt hyvä ystävä järki käteen ja yritä edes miettiä kokoluokkia joita luulet oikeaksi.
Ei se kaavojen kopsaaminen ja selitysten sitaatit auta jos käsitys kokonaisuudesta on noin hatara.

Maalaisjärki ? kirjoitti:

Hölö hölö ja seli seli.
Mitä ihmettä vielä koitat sössöttää, ota nyt hyvä ystävä järki käteen ja yritä edes miettiä kokoluokkia joita luulet oikeaksi.
Ei se kaavojen kopsaaminen ja selitysten sitaatit auta jos käsitys kokonaisuudesta on noin hatara.

Lue lisää

Mistä kokoluokista puhut? Mäntään kohdistuvat voimat ovat todellakin aika suuria (jos niitä ajattelet). Alkutilanteessa mäntään kohdistuu yläpuolelta kokonaisvoima F1 = 101300*100/10000=1013 N ja lopussa voimaa on oltava F2 = 267332*100/10000=2673 N.

Olet e.d.k edelleen väärässä, sillä eihän se sylinterissä oleva ilma tiedä sitä miten se "häntä" kasaan puristava voima syntyy! Ilman kannaltahan on ihan sama työntääkö mäntää ulkoinen ilmanpaine vaiko jokin muu mekanismi.

Esimerkkilaskelmassa tarvittava työ on 80,9 J, koita nyt jo uskoa se. Vähemmällä työllä et saa ilmaa puristettua puoleen tilavuudestaan, jos puristus on adiabaattinen. Näin se vaan on. Jos puristus olisi isoterminen, niin silloin tarvittava työ olisi pienempi ollen 70,2 J.

martta0 kirjoitti:

Olet e.d.k edelleen väärässä, sillä eihän se sylinterissä oleva ilma tiedä sitä miten se "häntä" kasaan puristava voima syntyy! Ilman kannaltahan on ihan sama työntääkö mäntää ulkoinen ilmanpaine vaiko jokin muu mekanismi.

Esimerkkilaskelmassa tarvittava työ on 80,9 J, koita nyt jo uskoa se. Vähemmällä työllä et saa ilmaa puristettua puoleen tilavuudestaan, jos puristus on adiabaattinen. Näin se vaan on. Jos puristus olisi isoterminen, niin silloin tarvittava työ olisi pienempi ollen 70,2 J.

Lue lisää

Isotermisen muutoksen työ on muuten
W=P1V1*n(V1/V2)- P1(V1-V2) siis 20 , ei 70 J
70 J se olisi jis paine pitäisi nostaa 1... 2 Bar, todellisuudessa ulkoista työtä tarvitaan vain ylipaineen 0....1 bar voittamiseen.


Se siitä ja nyt täyttyi mitta.
Mitään enenpää ei ole tehtävissä, joillekin mikään ei näköjään mahdu.
Omalta osaltani tämä sirkus saa riittää, enenpään en kykyne, joten tapelkaa keskenänne ja uskotelkaa toisillenne mitä tykkäätte.

e.d.k kirjoitti:

Isotermisen muutoksen työ on muuten
W=P1V1*n(V1/V2)- P1(V1-V2) siis 20 , ei 70 J
70 J se olisi jis paine pitäisi nostaa 1... 2 Bar, todellisuudessa ulkoista työtä tarvitaan vain ylipaineen 0....1 bar voittamiseen.


Se siitä ja nyt täyttyi mitta.
Mitään enenpää ei ole tehtävissä, joillekin mikään ei näköjään mahdu.
Omalta osaltani tämä sirkus saa riittää, enenpään en kykyne, joten tapelkaa keskenänne ja uskotelkaa toisillenne mitä tykkäätte.

Lue lisää

Sopiihan se, johan tätä kestikin. Sinänsä mielenkiintoinen keskustelu. Mutta toivottavasti opit termodynamiikasta jotakin uutta.

Ja sen puristettavan ilman kannalta sitä puristustyötä tarvitaan tosiaankin isotermisessa prosessissa se mainitsemani 70 J eikä sinun väittämää 20 J.

:-)

martta0 kirjoitti:

Sopiihan se, johan tätä kestikin. Sinänsä mielenkiintoinen keskustelu. Mutta toivottavasti opit termodynamiikasta jotakin uutta.

Ja sen puristettavan ilman kannalta sitä puristustyötä tarvitaan tosiaankin isotermisessa prosessissa se mainitsemani 70 J eikä sinun väittämää 20 J.

:-)

Lue lisää

Pari sitaattia ketjusta, joita et tainnut edes kukea

"Puristuva paine nousee 1 ... 2.6 baariin eli vastustava voima 0...1600 N.
Paineen nousu on exponentiaalista, joten voiman keskimääräinen suuruus on pienempi kuin 800 N ja vaikutusmatka 5 cm josta työmääräksi tulee alle 40 J ! ! "

" Viimeinen martta0 n esittämä 80 J vastaisi 1600 N puristusvoimaa 5 sentin matkalle.
Ei tarvitse osata edes alkeita kun voi päätellä että tulos on täysin järjetön !
Onko nykyisessä opetuksessa jotain vialla kun näinkin ilmiselviä mittasuhteita ei edes osata hahmottaa ? "

martta0 kirjoitti:

Olet e.d.k edelleen väärässä, sillä eihän se sylinterissä oleva ilma tiedä sitä miten se "häntä" kasaan puristava voima syntyy! Ilman kannaltahan on ihan sama työntääkö mäntää ulkoinen ilmanpaine vaiko jokin muu mekanismi.

Esimerkkilaskelmassa tarvittava työ on 80,9 J, koita nyt jo uskoa se. Vähemmällä työllä et saa ilmaa puristettua puoleen tilavuudestaan, jos puristus on adiabaattinen. Näin se vaan on. Jos puristus olisi isoterminen, niin silloin tarvittava työ olisi pienempi ollen 70,2 J.

Lue lisää

" eihän se sylinterissä oleva ilma tiedä sitä miten se "häntä" kasaan puristava voima syntyy! Ilman kannaltahan on ihan sama työntääkö mäntää ulkoinen ilmanpaine vaiko jokin muu mekanismi."

Kun kysytään ahtimen tehoa, ulkoisen ilmanpaineen tekemä työ ei kuulu ahtimen tehtäväksi, paitsi jos ilmaa puristellaan tyhjiössä.

Ei kokonaisuus aukea vain kaavoja kopioimalla.

Huvittavaa juttua kirjoitti:

" eihän se sylinterissä oleva ilma tiedä sitä miten se "häntä" kasaan puristava voima syntyy! Ilman kannaltahan on ihan sama työntääkö mäntää ulkoinen ilmanpaine vaiko jokin muu mekanismi."

Kun kysytään ahtimen tehoa, ulkoisen ilmanpaineen tekemä työ ei kuulu ahtimen tehtäväksi, paitsi jos ilmaa puristellaan tyhjiössä.

Ei kokonaisuus aukea vain kaavoja kopioimalla.

Lue lisää

Kysymys siis !

Onko ulkoisen työn määrä oltava kokonaisenergian suuruinen, vai pelkästään energiamäärien erotuksen suuruinen ?

No niin kirjoitti:

Kysymys siis !

Onko ulkoisen työn määrä oltava kokonaisenergian suuruinen, vai pelkästään energiamäärien erotuksen suuruinen ?

Mitenkä mahtaisi ?

Tuolla ylempänähän se oli laskettu 386,6K eli 113,6 C-astetta. Ei siis lähelläkään 40 astetta

_Hölömömpi kirjoitti:

Tuolla ylempänähän se oli laskettu 386,6K eli 113,6 C-astetta. Ei siis lähelläkään 40 astetta

Kämpö se nousee siis 93.6 astetta.

Oletko oikeasti noin tietämätön, vai trollaatko vain?

Kollimaattori kirjoitti:

Oletko oikeasti noin tietämätön, vai trollaatko vain?

Oisko opinnot vaan vielä vähän kesken -toisaalta ei ole kyllä ensimmäinenkään jonka vaikea hahmottaa tehon ja energian käsitteitä vaikka kuinka olis opiskellut.

dfghjynh kirjoitti:

Oisko opinnot vaan vielä vähän kesken -toisaalta ei ole kyllä ensimmäinenkään jonka vaikea hahmottaa tehon ja energian käsitteitä vaikka kuinka olis opiskellut.

No, olihan tuo kyllä huvittavaakin täydellisen tietämättömyyden antamalla itsevarmuudella töräyteltyä täydellistä hölynpölyä. ; )