Opetus.tv PRO
Opetus.tv
Lämpövoimakone
Osa systeemin lämpöenergiasta
voidaan muuntaa mekaaniseksi työksi
lämpövoimakoneen avulla.
lämpöenergiasta
mekaaniseksi energiaksi
Lämpövoimakone
Lämpövoimakoneessa lämpö muuttuu osittain mekaaniseksi työksi.
T_{1}
Lämpösäiliö
Q_{1}
Q_{2}
Kylmäsäiliö
T_{2}
W
Lämpövoimakoneen tarvitsee lämpötilaeron toimiakseen.
Kaikkea termistä energiaa
ei voida muuttaa
mekaaniseksi työksi.
Lämpöopin 2. pääsääntö
W=Q_1-Q_2
LämpövoimakoneEn hyötysuhde
T_{1}
Lämpösäiliö
Q_{1}
Q_{2}
Kylmäsäiliö
T_{2}
W
\eta = \dfrac{W}{Q_1}=\dfrac{Q_1-Q_2}{Q_1}
Lämpövoimakoneen
hyötysuhteen teoreettinen yläraja eli n.k. Carnot-hyötysuhde
\eta_\text{max}=\dfrac{T_1-T_2}{T_1}
Esimerkki
Rakenteilla oleva ydinvoimala Olkiluoto 3 on lauhdevoimalaitos, jossa turbiineihin virtaavan höyryn lämpötila tulee olemaan 290 celsiusastetta ja paine 154 bar.
Laske Olkiluoto 3:n höytysuhteen teoreettinen yläraja olettaen, että siinä höyry lauhtuu 20 celsiusasteen lämpötilaan.
(K2008/T4b)
Ratkaisu
Lasketaan hyötysuhteen teoreettinen yläraja Carnot-hyötysuhteen avulla.
T_1=(290+273,15)\text{ K}=563,15 \text{ K}
T_2=(20+273,15)\text{ K}=293,15 \text{ K}
\eta_\text{max}=\dfrac{T_1-T_2}{T_1}
\eta_\text{max}=\dfrac{563,15 \text{ K}-293,15 \text{ K}}{563,15 \text{ K}}
\eta_\text{max}\approx 0,48
Vastaus: Hyötysuhteen teoreettinen yläraja on 0,48
FY2/19: Lämpövoimakone
By Opetus.tv
