Wie wird die von Carnot Engine geleistete Arbeit erhalten oder in eine nutzbare Form umgewandelt?

Ich stimme dmckees Kommentar zu Pieters Figur zu, die eine typische Darstellung des Carnot-Zyklus ist, der mit einem idealen Gas arbeitet, wobei ein Kolben/Zylinder der „Motor“ ist. Es ist nicht nur schwierig, den sich zwischen Wärmereservoirs bewegenden Kolben/Zylinder anzuordnen, es stellt sich auch das Problem, Wärmeisolierung hinzuzufügen und zu entfernen, wenn zwischen den adiabatischen und isothermischen Prozessen gewechselt wird.

Eine theoretische Anwendung, die die vorgenannten Beschränkungen nicht beinhaltet, ist die Anwendung des Carnot-Kreises als zweiphasiger Dampfkraftkreislauf als Alternative zum Rankine-Kreis. Siehe das TS-Diagramm unten. Hier ist zumindest die Leistung des Carnot-Kreises Dampfturbinenarbeit, die zur Erzeugung von elektrischem Strom klar visualisiert werden kann.

Aber selbst in dieser Anwendung ist der Carnot-Zyklus nicht praktikabel. Um nur einige zu nennen, gibt es praktische Probleme bei der Konstruktion eines isentropischen Kompressors, um gesättigten Dampf zu gesättigter Flüssigkeit zu komprimieren (Prozess da) (im Rankine-Kreisprozess erhöht die Pumpe einfach den Druck der gesättigten Flüssigkeit auf den Kesseldruck). Es gibt auch das Problem, dass der Ausgang der Turbine Dampf enthält, der möglicherweise zu feucht ist und Schaufelkorrosion verursacht (Prozess bc) (der Clausius-Rankine-Zyklus kann überhitzten Dampf verwenden, der die Turbine mit trockenerem Dampf verlässt).

Die wahrscheinlich größte Einschränkung aller potenziellen Anwendungen des Carnot-Zyklus besteht jedoch darin, dass der Zyklus extrem langsam durchgeführt werden muss, damit er reversibel ist. Während also der Zyklus in Bezug auf die Arbeit pro Hitze am effizientesten ist, wäre die Rate der Arbeitsleistung (Leistung) sehr niedrig.

Soweit ich mich erinnere, sagte jemand, Sie könnten einen besseren Kraftstoffverbrauch erzielen, wenn Sie einen Carnot-Motor in Ihr Auto einbauen, aber Fußgänger würden an Ihnen vorbeigehen!

Hoffe das hilft.

Der Carnot-Prozess ist ein idealer Prozess, um Energie aus einer Temperaturdifferenz zu gewinnen. Ich werde einen etwas einfacheren Prozess beschreiben, obwohl die allgemeine Idee gleich bleiben sollte.

Angenommen, Sie haben einen mit Gas gefüllten Zylinder mit einem Kolben. Steigt der Druck, bewegt sich der Kolben, sofern er nicht durch Bremsen festgehalten wird.

Dieser Zylinder wird nun beheizt und gekühlt.

1. Zuerst wird es erhitzt, während der Kolben gehalten wird, der Druck steigt.
2. Vor dem Umschalten auf Kühlen wird der Kolben freigegeben und das Gas expandieren gelassen. Hier ist der Punkt, an dem wir Energie gewinnen könnten.
3. Beim Abkühlen wird der Kolben wieder festgehalten und der Druck fällt ab.
4. Bevor wir es wieder erhitzen, lassen wir den Kolben kontrahieren. (Dh der Umgebungsluftdruck drückt den Kolben wieder hinein) Auch hier konnten wir Energie entziehen.

Die Unterschiede zum Carnot-Prozess sind dreifach:

1. Der Kolben wäre nicht fixiert, sondern würde sich beim Erhitzen und Abkühlen "geschickt" ausdehnen und zusammenziehen.
2. Es stellt sich heraus, wenn Sie etwas Energie zurückstecken, um das Gas vor dem Aufheizen mehr zu komprimieren, als es möchte, und es vor dem Abkühlen etwas weiter ausdehnen, steigt die Effizienz.
3. Der Carnot-Zyklus funktioniert nur dann wie definiert, wenn Sie unendlich Zeit für Expansion und Kontraktion haben. In realen Motoren werden abgeschnittene Carnot-Zyklen verwendet.