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2009年6月18日 熱流体力学 第10回 担当教員： 北川輝彦
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 1）カルノーサイクル
4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 1）カルノーサイクル 2）オットーサイクル 3)ディーゼルサイクル
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 1）カルノーサイクル
4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 1）カルノーサイクル 2）オットーサイクル 3)ディーゼルサイクル
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 1）カルノーサイクル
4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 1）カルノーサイクル 2）オットーサイクル 3)ディーゼルサイクル
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 上図で示すような任意のACBDの閉曲線で 囲まれたサイクルについて考える p
4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 p C B A D v 上図で示すような任意のACBDの閉曲線で 囲まれたサイクルについて考える
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 Q1：外部から供給される全熱量(入熱) Q2：系から排出される全熱量(出熱)
4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 p p = f1(V) Q1 C B 正味仕事W p = f2(V) Q2 A D v Q1：外部から供給される全熱量(入熱) Q2：系から排出される全熱量(出熱) W：正味仕事(系に残留するエネルギ) とそれぞれ定義
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 入熱Q1：A→C→B 出熱Q2：B→C→A W：正味仕事
4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 p p = f1(V) Q1 C B 正味仕事W p = f2(V) Q2 A D v 入熱Q1：A→C→B 出熱Q2：B→C→A W：正味仕事 熱量と仕事の関係を求める
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 W (正味仕事) = Q1 (入熱) - Q2 (出熱)
4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 W (正味仕事) = Q1 (入熱) - Q2 (出熱) 熱効率：ηは以下のように定義 η = (入熱 – 出熱) / 入熱 = (Q1 - Q2) / Q1 = W / Q1 = 1 – (Q2 / Q1)
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 1）カルノーサイクル
4.8 サイクルの熱効率 4.8.1 サイクルの熱効率の定義 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 1）カルノーサイクル 2）オットーサイクル 3)ディーゼルサイクル
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 カルノーサイクル： 等温変化と断熱変化で構成 p A QAB (入熱)
4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 カルノーサイクル： 等温変化と断熱変化で構成 p A QAB (入熱) B 正味仕事W D C QCD (出熱) v
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 カルノーサイクル： 等温変化と断熱変化で構成 A→B：等温膨張変化
4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 カルノーサイクル： 等温変化と断熱変化で構成 p A QAB (入熱) A→B：等温膨張変化 (温度T1一定) B→C：断熱膨張変化 C→D：等温圧縮変化 (温度T2一定) D→A：断熱圧縮変化 B 正味仕事W D C QCD (出熱) ただし、T1 > T2 v
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 カルノーサイクル： 等温変化と断熱変化で構成 各点の状態量
4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 カルノーサイクル： 等温変化と断熱変化で構成 各点の状態量 A: (pA, vA, uA, hA, TA = TB = T1) B: (…, TB = TA = T1) C: (…, TC = TD = T2) D: (…, TD = TC = T2) p A QAB (入熱) T = T1 B 正味仕事W D p: 圧力、 v: 比容積、 u: 比内部エネルギ、 h: 比エンタルピ、 T: 絶対温度 T = T2 C QCD (出熱) v
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 カルノーサイクル： 等温変化と断熱変化で構成 A B C D
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 カルノーサイクルの熱効率η η = 1 – T2 / T1
4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 カルノーサイクルの熱効率η η = 1 – T2 / T1 高温側の熱源と低温側の熱源の 温度差が大きいほど熱効率が高い
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4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 Ex. スターリングエンジン： 理論的にカルノーサイクルと等価の熱効率を
4.8 サイクルの熱効率 4.8.2 サイクルの紹介と熱効率の計算 Ex. スターリングエンジン： 理論的にカルノーサイクルと等価の熱効率を 示す熱機関。温度差があれば駆動する。 船舶に搭載する場合は海水との温度差を利用。 最近、省エネルギーエンジンとして注目を集めている。 また、内燃機関のようなシリンダー内の爆発が無いため 静粛性にも優れる。 (余談) 潜水艦へ応用されており、そうりゅう型に搭載予定。 別名：AIP(Air-Independent Propulsion、非大気依存推進 )艦
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