دورة سيمنز - ويكيبيديا

دورة سيمنز هي طريقة لتسييل الغازات^[1]، حيث يتم ضغ الغاز مما يؤدي إلي ارتفاع في درجة الحرارة تبعًا لقانون جاي-لوساك من حيث العلاقة بين الضغط ودرجة الحرارة.

${\displaystyle P\sim T\qquad \qquad {\frac {P}{T}}={\text{const}}\qquad \qquad {\frac {P_{1}}{P_{2}}}={\frac {T_{1}}{T_{2}}}}$

ثم بعد ذلك يتم تبريدالغاز المضغوط باستخدام مبادل حراري ثم يتم السماح للغاز المضعوط بعد ذلك بأن يتمدد ثم يتم تبريده أكثر (تبعًا لعلاقة جاي-لوساك]]، هذا يُنتج غاز أو غاز سائل بدرجة حرارة أقل بكثير من مثيلتها وعند نفس الضغط.

قام كارل ويليم سيمنز باختراع تلك الدورة في عام 1857^[2][3]، ولد كارل ويليم في 4 أبريل عام 1823 في مدين جيردين الألمانية وعمل مهندسًا وله اختراعات متعددة حيث لها الفضل في نظام أنبوبة الإشعال الساخن المُستخدمة في العديد من محركات الغاز الأولية.^[4]

وتم انتخابه ليُصبح عضوًا في الجمعية الملكية في يونيو عام 1862.^[5]

وتُوفي عام 1883 في 19 نوفبمر ودُفن يوم الأثنين 26 نوفبمر في مدافن كينسال الخضراء بلندن.^[6]

الديناميكا الحرارية
محرك كارنو الحراري الكلاسيكي
فروع كلاسيكية إحصائية كيميائية ديناميكا حرارية كمومية التوازن / اللاتوازن
قوانين الصفري الأول الثاني الثالث
أنظمة نظام مغلق نظام مفتوح نظام معزول حالة معادلة حالة غاز مثالي غاز حقيقي حالة المادة طور توازن حجم دراسي أدوات عملية متساوية الضغط متساوية الحجم متساوية درجة الحرارة كظومة متساوية الاعتلاج متساوية السخانة شبه ساكنة إجراء عام تمدد حر عكوسية غير عكوسة منتبذة غير عكوسة دورة محرك حراري مضخة الحرارة كفاءة حرارية
خصائص النظام ملاحظة: المتغيرات المقترنة بخط مائل الرسوم البيانية خاصية مكثفة وخاصية شمولية دالة عملية شغل حرارة دالة حالة درجة حرارة / إنتروبيا (مقدمة) ضغط / حجم جهد كيميائي / عدد جسيمات جودة البخار خصائص مخفضة
خواص المادة قواعد بيانات الحرارة النوعية ${\displaystyle c}$ = ${\displaystyle T}$/${\displaystyle N}$ ${\displaystyle \partial S}$/${\displaystyle \partial T}$   قابلية الانضغاط ${\displaystyle \beta }$ = ${\displaystyle -}$ ${\displaystyle 1}$/${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial V}$/${\displaystyle \partial p}$   التمدد الحراري ${\displaystyle \alpha }$ = ${\displaystyle 1}$/${\displaystyle V}$ ${\displaystyle \partial V}$/${\displaystyle \partial T}$
معادلات مبرهنة كارنو نظرية كلاوسيوس المعادلة الأساسية قانون الغازات المثالية علاقات ماكسويل علاقات أونساغر التبادلية معادلات بريدجمان جدول معادلات الديناميكية الحرارية
كمون طاقة حرة إنتروبيا حرة طاقة داخلية ${\displaystyle U(S,V)}$ محتوى حراري ${\displaystyle H(S,p)=U+pV}$ طاقة هلمهولتز الحرة ${\displaystyle A(T,V)=U-TS}$ طاقة غيبس الحرة ${\displaystyle G(T,p)=H-TS}$
تاريخ ثقافة تاريخ عام إنتروبيا قوانين الغازات آلات الحركة الدائمة فلسفة إنتروبيا وسهم الزمن إنتروبيا والحياة سقاطة براونية عفريت ماكسويل مفارقة الموت الحراري مفارقة لوشميت تآزر نظريات نظرية السيال الحراري قوة حية مكافئ ميكانيكي للحرارة قدرة محركة المطبوعات الرئيسية استعلام تجريبي عن مصدر الحرارة الذي يثيره الاحتكاك حول توازن المواد غير المتجانسة تأملات في القدرة الدافعة للنار الجداول الزمنية الديناميكا الحرارية المحرك الحراري فن تعليم سطح ماكسويل الديناميكي الحراري الإنتروبيا كتشتت الطاقة
علماء برنولي بولتزمان بريجمان كاراثيودوري كارنو كلابيرون كلاوزيوس دو دوندر دويم غيبس فون هلمهولتز جول لويس ماسيو ماكسويل ماير نيرنست أونساغر بلانك رانكين سمتون شتال تيت طومسون كلفن فان دير فالس ووترستون
أخرى تنوي تجميع ذاتي تنظيم ذاتي نظام ولا نظام
ع ن ت

أما بالنسبة للتغيرات أو الإجراءات التي تحدث للغاز في دورة سيمنز فهي كالآتي:

1. يتم تسخين الغاز عن طريق زيادة ضغطه بالإنضغاط وإضافة المزيد من الطاقة إلي الغاز حتي يُصبح لديه الطاقة الكافية لإدارة الدورة والعمل في الدورة.

2. يتم تبريد الغاز بعد ذلك عند طريق وضعه في بيئة باريدة وبالتالي يفقد بعضًا من حرارته وبالتالي يفقد أيضًا بعضًا من طاقته.

3. يتم تبريد الغاز أيضًا بواسطة مبادل حراري ويُستخدم الغاز العائد من المرحلة الأخيرة كمائع للتبريد وذلك لدرجة حرارته المنخفضة جدًا.

4. يتم تبريد الغاز بشكل أكبر عند طريق جعل الغاز يتمدد وبالتالي يتم إزالة طاقة وحرارة منه.

وبالتالي عند تلك المرحلة يكون الغاز عند أقل درجة حرارة له في الدورة كلها ويتم إعادة تدويره وإرساله إلي بداية الدورة ويُكمل الإجراءات الآتية:

5. يتم تسخين الغاز عن طريق زيادة الحمل الحراري له بعد مروره بالمبادل الحراري لتبريد الغاز في المرحلة الثالثة.

6. يتم إرسال الغاز للمرحلة الأولي ليبدأ الدورة التالية ويتم تسخينه بشكل بسيط بالإنضغاط.

في كل دورة يكون مقدار التبريد الكلي أكبر من مقدار الحرارة المُضافة إلي الغاز في بداية الدورة.

وحيث أن الغاز يمر بالعديد من الدورات وبالتالي تصبح درجة حرارته أقل وبالتالي يصبح الوصول لأقل درجة حرارة له عند إسطوانة التمدد (المرحلة الرابعة من دورة سيمنز) أكثر صعوبة.

عملية كظومة

ضاغط غاز

عملية ليندة