необходимо за използване на механична енергия в производството доведе до топлинни машини.
топлина устройство двигатели
топлинен двигател (топлинен двигател) - устройство за превръщане на вътрешната енергия в механична енергия.
Всеки топлинен двигател има нагревател, работният флуид (газ или пара), който извършва работа от нагряване (върти вала на турбината, буталните се движи, и така нататък) и хладилник.Фигурата по-долу показва схема на топлинна двигателя.
основа на сегашните топлинни двигатели
Всеки функциониращи топлинен двигател, дължащи се на двигателя.За да се извърши работата, която трябва да се от двете страни на бутални двигатели или турбинните лопатки е разлика в налягането.Тази разлика се постига във всички топлинни двигатели, както следва: температура на работния орган се издига стотици или хиляди градуса в сравнение с температурата на околната среда.В газови турбини и двигатели с вътрешно горене (ДВГ), температурата се повишава поради факта, че горивото се изгаря в двигателя.Хладилник може да действа атмосфера или със специално предназначение, устройства за кондензиране и охлаждане отпадъци пара.
цикъл на Карно
цикъл (цикличен процес) - набор от промени в състоянието на газ, в резултат на което той се връща към първоначалното си състояние (могат да вършат работа).През 1824 г. френският физик Сади Карно показа, че е изгодно да цикъл топлинен двигател (цикъл на Карно), който се състои от два процеса - изотермични и адиабатен.Фигурата по-долу показва графика на цикъл на Карно: 1-2 и 3-4 - изотерма, 2-3 и 4-1 - адиабатно.
В съответствие със закона за запазване на енергията, работата на топлинните машини, които носи на двигателя, е:
A = Q1- Q2,
където Q1 - количеството топлина, което се произвежда от нагревателя, и Q2 - количеството топлина, което еизпращан до хладилника.
топлинна ефективност е съотношението на работната машина A, който изпълнява двигателя на количеството топлина, което се получава от нагревателя:
η = A / Q = (Q1- Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
В "Мисли за двигателната сила на огъня и за машини, които са в състояние да развият тази сила" (1824) е описано топлинния двигател Карно нарича "идеален топлинен двигател с идеален газ, който е работен орган."Благодарение на законите на термодинамиката може да се изчисли ефективността (максимално възможната) с топлина нагревател двигател, който е с температура Т1 и хладилник с температура T2.Карно ефективност топлинен двигател е:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Сади Карно се оказа, че това, което искате е истински топлинен двигател, който работи с нагревател с температура Т1 и хладилник с температура Т2 не е в състояние да имат COP, която би била по-висока, отколкото на ефективността на топлинен двигател (идеална).Двигател с вътрешно горене (ДВГ)
четиритактов двигател с вътрешно горене
се състои от един или повече цилиндри, буталата, механизъм на коляновия вал, всмукателните, изпускателните клапани, искра.
работен цикъл се състои от четири мерки:
1) засмукване - горими смес преминава през клапана в цилиндъра;
2) компресиране - двата клапана затворени;
3) инсулт - взривното изгаряне на горивната смес;
4) изпускателна - емисии на изгорели газове.
парна турбина в енергийна конверсия на парна турбина възниква в резултат на разликата в налягането на водните пари на входа и изхода.
мощност на модерни парни турбини достигне 1300 MW.
Някои технически характеристики на капацитета парна турбина от 1200 MW
- Налягане на парата (пресни) - 23.5 MPa.
- парна температура - 540 ° C.
- консумация парна турбина - 3600 т / час.
- Rotor скорост - 3000 об / мин.
- налягането на парата в кондензатора - 3,6 кРа.
- дължина от Turbine -. 47.9 m
- Mass турбина -. 1900 m
топлинен двигател се състои от въздушен компресор, горивна камера и газовата турбина.Принцип: въздух се засмуква в компресора адиабатно така, че температурата се повишава до 200 ° С или повече.Освен това, сгъстения въздух навлиза в горивната камера, където двата течно гориво с високо налягане се доставя - керосин, Photog, масло.Когато горивен въздух се загрява до температура 1500-2000 ° С, тя се разширява и увеличава скоростта.Въздухът се движи с висока скорост, и продуктите на горене са насочени в турбината.След преминаването от един етап към перките на горене турбина даде своето кинетична енергия.Част от полученото от турбината енергия е да се върти компресора;останалата част се изразходват за въртенето на ротора генератора, перка самолет или кораб, колелата на автомобила.
газови турбини могат да бъдат използвани в допълнение към въртенето на колелата на витлата на автомобили и самолет или кораб, както реактивния двигател.Въздушни и продуктите от горенето се изхвърлят с висока скорост от газовата турбина, така че в теглителната сила на джет, което се случва по време на този процес, може да се използва, за да се премести въздухоплавателно средство (самолет) и вода (лодка) кораби, железопътен транспорт.Например, турбовитлови самолети имат AN-24, AN-124 ("Руслан"), AN-225 ("Dream").По този начин, "Сънят" при скорост на полета на 700-850 км / ч може да носи 250 тона товари на разстояние от почти 15 000 km.Това е най-големият транспортен самолет в света.
проблеми на топлинните машини Екологични
голямо влияние върху климата има състояние на атмосферата, по-специално наличието на въглероден диоксид и водна пара.Следователно, промяната на съдържанието на въглероден диоксид води до увеличаване или намаляване на парниковия ефект, в които въглероден диоксид абсорбира част от топлината, която се излъчва в земята пространство, забавяне в атмосферата и по този начин увеличава температурата на повърхността и долната атмосферата.Феноменът на парниковия ефект играе решаваща роля за смекчаване на изменението на климата.В нейно отсъствие, средната температура на атмосферата няма да бъде +15 ° C и по-ниска от 30-40 ° C.
Сега има повече от 300 милиона на различни видове превозни средства, които създават повече от половината от цялото замърсяване на въздуха.
1 година в атмосферата от топлоелектрически централи от изгаряне на горива освобождава 150 милиона тона серни окиси, 50 милиона тона азотни оксиди, 50 милиона тона пепел, 200 милиона тона въглероден оксид, 3 милиона тона Теон.
Съставът на атмосферата включва озон, който защитава целия живот на земята от вредните въздействия на ултравиолетовите лъчи.. През 1982 г. Джордж Farman, Британският изследовател, над Антарктика озоновата дупка е била открита - временно намаляване на озона в атмосферата.В разгара на озоновата дупка 07 октомври, 1987 в размер на озон в него е намалял с 2 пъти.Озоновата дупка вероятно е възникнало в резултат на антропогенните фактори, включително промишлена употреба на хлор-съдържащи фреон (CFC), които нарушават озоновия слой.Въпреки това, изследването 1990 година.не потвърждава това мнение.Най-вероятно, появата на озоновата дупка не е свързано с човешката дейност, и е естествен процес.През 1992 г. е открит на Arctic озоновата дупка.Ако всички
събира атмосферно озоновия слой на земната повърхност и сгъстяване на плътността на въздуха при атмосферно налягане и температура от 0 ° С, като дебелината на щита озон е само 2-3 мм!Това е цялата дъска.
малко история ...
- юли 1769.В Париж парк Meudon военен инженер NZ Kyunyo да "огън вагон", която е снабдена с парен двигател двуцилиндров, управлявал няколко десетки метра.
- 1885.Карл Бенц, немски инженер, построен първият четириколесен автомобилни бензини Motorwagen силата на 0,66 кВт, които 29 януари, 1886 получи патент.Скорост на машината достига 15-18 км / ч.
- 1891.Готлиб Даймлер, немски изобретател, направи палетна количка с обем на двигателя 2,9 кВт (4 конски сили) от колата.Неговата максимална скорост е 10 км / час, капацитет в различни модели, вариращи от 2 до 5 тона.
- 1899.Белгийската K. Zhenattsi в колата му, "Jamet Contant" ("никога не удовлетворява") за първи път преминава скоростта на 100-километровата линия.
Примери за решаване на проблемите
Task 1. температура нагревател идеален топлинен двигател, се равнява на 2,000 K, и температура на хладилника - 100 ° C.Определяне на ефективност.
решение :
формула, която определя ефективността на топлинен двигател (максимум):
N = T1-T2 / T1.
N = (2000K - 373 K) / 2000 К = 0,81.
Отговор: ефективност двигател - 81%.
Задача 2. В двигателя топлина при изгарянето на горивото, се получава 200 кДж топлина, пренесено до хладилника и 120 KJ на топлина.Какво е ефективността на двигателя?
Решение:
формула за определяне на ефективността на този тип е:
N = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 · 105 J - 1.2 х 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Отговор: ефективност топлинен двигател - 40%.
Task 3. Каква е ефективността на топлинен двигател, ако работи тялото след получаване на количеството топлина от нагревателя за извършване на работата на 1.6 MJ 400 кДж?Колко топлина се пренася в хладилника?
Решение: ефективност
може да се определя по формулата
N = A / Q1.
N = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0.25.
предавани хладилник количество топлина може да се определя по формулата
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Отговор: топлинен двигател е с ефективност от 25%;количеството топлина, прехвърлени в хладилника - 1.2 х 106 J.
