منتدى طلبة كلية الهندسه بأسوان
هل تريد التفاعل مع هذه المساهمة؟ كل ما عليك هو إنشاء حساب جديد ببضع خطوات أو تسجيل الدخول للمتابعة.

منتدى طلبة كلية الهندسه بأسوان

منتدى طلبة كلية الهندسه بأسوان
 
الرئيسيةالتسجيلأحدث الصوردخول

 

 دورة كارنوت

اذهب الى الأسفل 
4 مشترك
كاتب الموضوعرسالة
القبطان
عضو بدرجة مهندس إستشارى
عضو بدرجة مهندس إستشارى



عدد المساهمات : 2649
تاريخ التسجيل : 14/08/2007
العمر : 37
رقم العضوية : 60
Upload Photos : دورة كارنوت Upload

دورة كارنوت Empty
مُساهمةموضوع: دورة كارنوت   دورة كارنوت I_icon_minitimeالإثنين 21 أبريل - 20:53

قبل الحديث عن دورة كارنو يجب أن نعلم إن هذه الدورة تمثل محرك ميكانيكي يقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية ولكن هذا المحرك لا وجود له ولكن يمثل أهمية كبيرة لمصممي المحركات بمختلف أنواعها حيث يحدد هذا المحرك أهم العناصر الرئيسية لصناعة المحركات وهو الكفاءة. وبالطبع الكفاءة موضوع مهم جدا لانه من الطبيعي كلما تحسنت كفاءة المحرك كلما كان المردود اكبر فنحن نحتاج إلى الطاقة الميكانيكية لتحريك ونقل الأشياء، وهذا يتأتي على حساب الطاقة الحرارية التي نحصل عليها من حرق الفحم أو الوقود والأداة التي تقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة ميكانيكية نسميها المحرك Engine.


أساسيات هامة
قبل أن نشرح فكرة دورة كارنو ونوضح ما سبق دعونا أعزائنا نلقي الضوء على فكرة عمل المحرك Engine بصفة عامة ولكي نقرب ما يقوم به المحرك نضرب مثالا على ذلك الشخص الذي يقود دراجة فبتحريك قديمه على البدالات مرة للأعلى ومرة للأسفل فان الدراجة سوف تندفع للأمام من خلال الأجزاء الميكانيكية التي عملت على نقل الحركة الدائرية إلى التروس ومن ثم إلى العجلات. المحرك في الحقيقة هو ذلك الشخص الذي يقود الدراجة ولكن ليس بقدميه بل باستخدام المكابس ولكي تتحرك هذه المكابس نحتاج إلى مادة تتمدد وتنكمش لتشكل ضغط على المكابس فتدفع الذراع المتصل بالمكبس ذهابا وإيابا لتحرك العجلة المتصلة بها وتنطلق المركبة أو القطار. وفي الحقيقة العلم الذي يهتم بالأجزاء الميكانيكية في نقل الحركة وجعلها أكثر نعومة وانسيابية هو علم الهندسة الميكانيكية أما العلم المختص بالجزء الداخلي للمكبس نفسه والعمليات التي تجري عليه هو علم الديناميكا الحرارية وهذا العلم يجمع الفيزيائيين والكيميائيين والمهندسين والحديث في هذا المجال يطول ولو نظرت إلى كل وسائل النقل من بدون استثناء لوجدت الديناميكا الحرارية هي وراء هذه التقنية.


دورة كارنوت Steam_engine_in_action

الصورة التالية توضح محرك قديم 1893 ومن زار متاحف لندن سوف يجد الكثير من هذه نماذج المحركات

[align=center]دورة كارنوت Engine1


جميع أنواع الماكنات تعمل على نفس المبدأ فهناك يجب أن يكون في المحرك مادة تتغير درجة حرارتها وضغطها وحجمها في عدة مراحل ولكن في النهاية تعود إلى وضعها الابتدائي ولهذا نسمي هذا التغير بدورة المحرك لان المادة المستخدمة تتعرض إلى مجموعة من العمليات الحرارية ينتج عنها شغل (طاقة ميكانيكية) وتعود المادة إلى وضعها الابتدائي لتتكرر الدورة باستمرار ونحصل على شغل باستمرار.

والشكل التالي يوضح فكرة عمل المحرك حيث يوجد لدينا مستودع حراري عند درجة حرارة TH يزود المستودع الحراري المادة بكمية الحرارة اللازمة QH وينتج عن ذلك شغل W وتفقد المادة حرارة إلى المستودع الحراري البارد عند درجة حرارة TC

نطلق اسم مستودع حراري لان مهما اكتسب حرارة او فقد حرارة فان درجة حرارته لا تتغير مثل ماء البحر مهاما أضفنا له أو سحبنا منه لا يتغير مقدار الماء فيه.


[دورة كارنوت 31a

لذا يتم تعريف المحرك الحراري بأنه آلة تقوم بتحويل الطاقة الحرارية إلى شغل من خلال قيام المادة بدورة كاملة تمتص فيها حرارة من المستودع الساخن وتفقد حرارة إلى المستودع البارد.
إذا الحرارة التي نصرفها للنظام هي QH وهي أما حرق بنزين أو فحم أو غيره والحرارة المفقودة التي يخسرها المحرك هي QC وهي حرارة مفقودة ويجب أن تفقد لنحصل على شغل W وهو الذي نريد أن نستفيد منه ويكون هذا الشغل مساويا للفرق بين كمية الحرارة المكتسبة والمفقودة أي

W = QH - QC

وتعرف الكفاءة للمحرك على إنها حاصل قسمة الشغل الذي نحصل عليه على كمية الحرارة QH
دورة كارنوت 31g


دورة كارنوت 31h


والمحركات الحرارية تصنف في الأغلب إلى نوعين نوع يسمى ماكنات الاحتراق الداخلي وماكنات الاحتراق الخارجي ولكن في النهاية كل الأنواع التي تندرج تحت هذين الصنفين هي في الأساس تعتمد على الفكرة السابقة الذكر. وكل المحاولات التي جرت على تطوير المحركات كانت لتحسين كفاءة المحرك وزيادة الشغل الناتج عنه.




عدل سابقا من قبل القبطان في الإثنين 21 أبريل - 21:04 عدل 1 مرات
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
القبطان
عضو بدرجة مهندس إستشارى
عضو بدرجة مهندس إستشارى



عدد المساهمات : 2649
تاريخ التسجيل : 14/08/2007
العمر : 37
رقم العضوية : 60
Upload Photos : دورة كارنوت Upload

دورة كارنوت Empty
مُساهمةموضوع: رد: دورة كارنوت   دورة كارنوت I_icon_minitimeالإثنين 21 أبريل - 20:55

الكفاءة المثالية
حسنا الآن سوف نقوم بشرح ماكنة كارنو وتوضيح أهميتها حيث إن ماكنة كارنو هي ماكنة مثالية تعمل بين مستودعين حراريين درجة حرارتهما TH و TC تعطي الكفاءة القصوى لأي محرك حقيقي يعمل بين نفس المستودعين.

هذا هو محرك كارنو فهو يضع القيمة العظمى للكفاءة لأي محرك تقوم أي شركة بإنتاجه يعمل بين مستودعين حراريين فلا يمكن أن تكون اكبر من كفاءة محرك كارنو.

قد يخطر على بالنا سؤال هام وهو لماذا لا نستطيع أن نحصل على محرك بكفاءة 100% حيث يتضح من معادلة الكفاءة انه يمكن ذلك بان نجعل كمية الحرارة المفقودة للمستودع البارد QC تساوي صفر.

هذا مستحيل أن يحدث لأنه لا يمكن أن يعمل محرك خلال دورة يتم فيها تحويل كمية الحرارة QH بالكامل إلى شغل W وهذا ما نص عليه القانون الثاني للديناميكا الحرارية حسب صيغة بلانك-كلفن.


دورة كارنوت Watfal

لو نظرت للشكل أعلاه حيث على اليسار مثال تجريبي لما يحدث في المحرك الحراري لنقرب فكرة استحالة الحصول على محرك بدون أن يكون هناك فقد في كمية الحرارة حيث إن المروحة التي توجد عند المصب المائي تدور نتيجة لتدفق الماء من الأعلى إلى الأسفل ولا يمكن بأي حال من الأحوال أن نحصل على حركة للمروحة بدون سقوط الماء إلى الأرض.

في سنة 1824 قام العالم الفرنسي Sadi Carnot 1796–1832 وللعلم حرف t لا يلفظ فنقول كارنو بتصميم دورة لماكنة حرارية مثالية، بحيث انه لا يمكن بأي حال من الأحوال تصميم ماكنة حرارية تعمل بين مستودعين حراريين أن تكون كفاءتها أعلى من كفاءة ماكنة كارنو التي تعمل بين نفس المستودعين الحراريين.


دورة كارنوت Carnot

افترض كارن وان الدورة المثالية لمحركه الحراري المثالي تتألف من أربعة مراحل يتم فيها تمرير النظام عبر دورة كاملة يتم امتصاص حرارة وفقد حرارة والحصول على شغل كيف ذلك دعونا لنرى تفاصيل هذه الدورة.
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
القبطان
عضو بدرجة مهندس إستشارى
عضو بدرجة مهندس إستشارى



عدد المساهمات : 2649
تاريخ التسجيل : 14/08/2007
العمر : 37
رقم العضوية : 60
Upload Photos : دورة كارنوت Upload

دورة كارنوت Empty
مُساهمةموضوع: رد: دورة كارنوت   دورة كارنوت I_icon_minitimeالإثنين 21 أبريل - 20:58

شرح تفاصيل دورة كارنوت

نفترض أن غاز مثالي في مكبس متحرك يعمل بين مستودعين حراريين هما TC و TH. نفرض أن كلاً من المكبس وجدار الاسطوانة غير موصلتين للحرارة ولا يوجد أي احتكاك او تسرب للغاز.
تتكون دورة ماكنة كارنو من أربعة مراحل منها مرحلتين تتمان عند ثبوت درجة الحرارة isothermal والآخرين عند ثبوت كمية الحرارة adiabatic. ولشرح الدورة وتتبع مراحلها سوف نشرح ما يحدث للنظام داخل المكبس ونمثل ذلك بيانيا على منحنى PV Diagram.

(1) العملية من A إلى B تمدد للغاز تحت درجة حرارة ثابتة
حيث يكون المكبس متصل حرارياً مع المستودع الحار وهنا يمتص الغاز كمية حرارة QH من المستودع الحار ويقوم الغاز ببذل شغل مقداره WAB لدفع المكبس. وتكون هذه العملية تحت درجة حرارة ثابتة

دورة كارنوت Carnot1

(2) العملية من B إلى C تمدد في علمية اديباتيكية
حيث يتم في هذه المرحلة انتقال المكبس إلى جدار عازل غير متصل باي مستودع حراري ويحدث استمرار لتمدد الغاز في هذه المرحلة ولكن تحت كمية حرارة ثابتة وتنخفض درجة الحرارة من TH إلى TC ويبذل الغاز شغل مقداره WBC لدفع المكبس.


دورة كارنوت Carnot002


(3) العملية من C إلى D انضغاط للغاز تحت درجة حرارة ثابتة
ينتقل المكبس في هذه المرحلة إلى الجدار المتصل بالمستودع البارد عند درجة حرارة TC والغاز ينضغط تحت درجة حرارة ثابتة TC حيث يفقد الغاز كمية حرارة QC إلى المستودع البارد. وهنا يبذل المكبس شغل على الغاز ومقداره WCD.

دورة كارنوت Carnot003

(4) العملية من D إلى A انضغاط للغاز في عملية اديباتيكية
ينتقل المكبس مرة أخرى إلى الجدار العازل ليستمر ضغط الغاز ولكن بدون تغير في كمية الحرارة أي عملية اديباتيكية وترتفع درجة حرارته إلى TH ويزداد الضغط ويكون الشغل المبذول على الغاز WDA.

دورة كارنوت Carnot004

في هذا العرض الفلاشي توضيح متصل للمراحل الأربعة سابقة الذكر


http://hazemsakeek.com/magazine/images/stories/VB/carnotcycle.swf
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
القبطان
عضو بدرجة مهندس إستشارى
عضو بدرجة مهندس إستشارى



عدد المساهمات : 2649
تاريخ التسجيل : 14/08/2007
العمر : 37
رقم العضوية : 60
Upload Photos : دورة كارنوت Upload

دورة كارنوت Empty
مُساهمةموضوع: رد: دورة كارنوت   دورة كارنوت I_icon_minitimeالإثنين 21 أبريل - 21:01

حساب كفاءة دورة كارنو

دورة كارنوت Entcar1
ويمكن التعويض عن QH و QC حسب الشرح الموضح في المحاضرة على الرابط التالي http://hazemsakeek.com/Physics_Lectu...ectures_11.htm

نحصل على إن كفاءة ماكنة كارنو بالمعادلة التالية


دورة كارنوت Lectur12

وهذا يعني انه بمعرفة درجة حرارة المستودع الحار والمستودع البارد المستخدم في المحرك نستطيع ان نحسب أعلى كفاءة مثالية لأي محرك حقيقي يعمل بين نفس المستودعين الحراريين.
فعلى سبيل المثال لو كانت درجتي الحرارة للمستودع البارد والمستودع الحار هي 500 و 300 كلفن على التوالي فان كفاءة ماكنة كارنو ستكون 40% (كفاءة منخفضة للفرق الصغير بين درجة حرارة المستودع الحار والبارد.

وأي محرك حقيقي يعمل بين هذين المستودعين سوف تكون كفاءته اقل من 40% ويستحيل أن تكون اكبر من ذلك.
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
القبطان
عضو بدرجة مهندس إستشارى
عضو بدرجة مهندس إستشارى



عدد المساهمات : 2649
تاريخ التسجيل : 14/08/2007
العمر : 37
رقم العضوية : 60
Upload Photos : دورة كارنوت Upload

دورة كارنوت Empty
مُساهمةموضوع: رد: دورة كارنوت   دورة كارنوت I_icon_minitimeالإثنين 21 أبريل - 21:02


أاتمنى ان يستفاد منه الجميع.
منقول
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
YeHi@$MmZ
مراقب عام منتدى أقسام الكليه ومشرف قسمى حاسبات وكورسات هندسيه
مراقب عام منتدى أقسام الكليه ومشرف قسمى حاسبات وكورسات هندسيه
YeHi@$MmZ


عدد المساهمات : 5020
تاريخ التسجيل : 25/06/2007
العمر : 36
الموقع : سرى
رقم العضوية : 10
Upload Photos : دورة كارنوت Upload

دورة كارنوت Empty
مُساهمةموضوع: رد: دورة كارنوت   دورة كارنوت I_icon_minitimeالثلاثاء 22 أبريل - 1:56

ينقل لقسم كهربا
شككككككراً جداً يا قبطان

موضوع رائع جدا لطلبة تانية كهرباا
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
بديع ^_^
مهندس جديد
مهندس جديد



عدد المساهمات : 1
تاريخ التسجيل : 01/09/2010
العمر : 35
Upload Photos : دورة كارنوت Upload

دورة كارنوت Empty
مُساهمةموضوع: رد: دورة كارنوت   دورة كارنوت I_icon_minitimeالأربعاء 1 سبتمبر - 13:10

جزاك الله خير يالغالي
شرح كافي جميل ومتقن
فقد كنت منسجم في غاية الإنسجام معه

ودي لك
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
hyskoa
مهندس بيشارك كويس
مهندس بيشارك كويس
hyskoa


عدد المساهمات : 104
تاريخ التسجيل : 17/08/2010
العمر : 33
الموقع : البعد الثالث لكوكب الارض
Upload Photos : دورة كارنوت Upload

دورة كارنوت Empty
مُساهمةموضوع: رد: دورة كارنوت   دورة كارنوت I_icon_minitimeالأربعاء 1 سبتمبر - 15:30

موضوع جميل جدا
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
 
دورة كارنوت
الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1
 مواضيع مماثلة
-
» دورة تدريبيةللمهندسين
» دورة gsm كاملة.
» دورة فوركس عبر الأنترنت
» دورة متكاملة مجانية عن PLC
» دورة فى هندسة البرمجيات

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
منتدى طلبة كلية الهندسه بأسوان :: هندسة * هندسة :: كـهربــــــــــاء-
انتقل الى: