Lämpövoimakone

Osa systeemin lämpöenergiasta 
voidaan muuntaa mekaaniseksi työksi 
lämpövoimakoneen avulla.

lämpöenergiasta

mekaaniseksi energiaksi

Lämpövoimakone

Lämpövoimakoneessa lämpö muuttuu osittain mekaaniseksi työksi.

T_{1}
T1T_{1}

Lämpösäiliö

Q_{1}
Q1Q_{1}
Q_{2}
Q2Q_{2}

Kylmäsäiliö

T_{2}
T2T_{2}
W
WW

Lämpövoimakoneen tarvitsee lämpötilaeron toimiakseen.

Kaikkea termistä energiaa
ei voida muuttaa 
mekaaniseksi työksi.

Lämpöopin 2. pääsääntö

W=Q_1-Q_2
W=Q1Q2W=Q_1-Q_2

LämpövoimakoneEn hyötysuhde

T_{1}
T1T_{1}

Lämpösäiliö

Q_{1}
Q1Q_{1}
Q_{2}
Q2Q_{2}

Kylmäsäiliö

T_{2}
T2T_{2}
W
WW
\eta = \dfrac{W}{Q_1}=\dfrac{Q_1-Q_2}{Q_1}
η=WQ1=Q1Q2Q1\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}
ηmax=T1T2T1\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}
T1=(290+273,15) K=563,15 KT_1=(290+273,15)\text{ K}=563,15 \text{ K}
T_2=(20+273,15)\text{ K}=293,15 \text{ K}
T2=(20+273,15) K=293,15 KT_2=(20+273,15)\text{ K}=293,15 \text{ K}
\eta_\text{max}=\dfrac{T_1-T_2}{T_1}
ηmax=T1T2T1\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}}
ηmax=563,15 K293,15 K563,15 K\eta_\text{max}=\dfrac{563,15 \text{ K}-293,15 \text{ K}}{563,15 \text{ K}}
\eta_\text{max}\approx 0,48
ηmax0,48\eta_\text{max}\approx 0,48

Vastaus: Hyötysuhteen teoreettinen yläraja on 0,48

FY2/19: Lämpövoimakone

By Opetus.tv

FY2/19: Lämpövoimakone

  • 1,973
Loading comments...

More from Opetus.tv