behov for udnyttelse af mekanisk energi i produktionen førte til termiske maskiner.
enhed varme motorer
varme motor (varme motor) - en enhed til konvertering af intern energi til mekanisk energi.
Al den varme motor har et varmeapparat, arbejdsfluidet (gas eller damp), som udfører arbejdet ved opvarmning (roterer en turbine aksel, stemplet bevæger sig, og så videre), og et køleskab.Nedenstående figur viser et diagram over varmemaskinen.
baggrund af de aktuelle varme motorer
Hver varme motor fungerende på grund af motoren.For at udføre det arbejde, han har brug for at på hver side af stempelmotorer eller turbineblade var trykforskel.Denne forskel opnås i alle varmemaskiner som følger: temperaturen af arbejdstiden organ stiger hundreder eller tusinder af grader i forhold til den omgivende temperatur.I gasturbiner og forbrændingsmotorer (ICE), temperaturen stiger som følge af, at brændstoffet er brændt inde i motoren.Køleskab kan handle atmosfære eller specielle formål udstyr til kondensering og køling affald damp.
Carnot cyklus
cyklus (cyklisk proces) - et sæt af ændringer i tilstanden af gas, som et resultat af, som det vender tilbage til sin oprindelige tilstand (kan gøre jobbet).I 1824, viste franske fysiker Sadi Carnot, at det er fordelagtigt at varme motorcyklus (Carnot cyklus), som består af to processer - isoterm og adiabatisk.Nedenstående figur viser en graf over Carnot cyklus: 1-2 og 3-4 - isoterm, 2-3 og 4-1 - adiabatisk.
I overensstemmelse med loven om energiens bevarelse, arbejdet i varme motorer, der bærer motoren, er:
A = 1.-Q2,
hvor Q1 - den mængde varme, der produceres fra ovnen, og Q2 - mængden af varme, der erafsendt til køleskabet.
termiske virkningsgrad er forholdet mellem det arbejde maskine A, som udfører motoren til den mængde varme, som er fremstillet af varmeapparatet:
η = A / Q = (1.-Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
I "Tanker om drivkraften for brand og på maskiner, der er i stand til at udvikle denne kraft" (1824) beskrev Carnot varme motor kaldet "ideelle varme motor med en ideel gas, som er en arbejdsgruppe krop."På grund af termodynamikkens love kan beregne effektiviteten (den maksimalt mulige) med varmen motorvarmer, som har en temperatur T1, og et køleskab med temperatur T2.Carnot varme motor effektivitet er:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot bevist, at hvad du ønsker, er en reel varme motor, der opererer med et varmelegeme med en temperatur T1 og et køleskab med en temperatur T2 ikke er i stand til at have en COP, som ville være højere end effektiviteten af en varme motor (ideel).
forbrændingsmotor (ICE)
fire-takts forbrændingsmotor består af en eller flere cylindre, stempel, krumtapmekanisme, indsugning og udstødning ventiler, gnist.
arbejder cyklus består af fire foranstaltninger:
1) suge - brændbare blanding strømmer gennem ventilen i cylinderen;
2) kompression - begge ventiler lukket;
3) slagtilfælde - den eksplosive forbrænding af brændstoffet blanding;
4) udstødning - udstødning.
dampturbine i dampturbinen energiomdannelse opstår på grund af trykforskellen af vanddamp på indløb og udløb.
magt moderne dampturbiner nå 1.300 MW.
Nogle tekniske parametre for dampmaskine kapacitet på 1200 MW
- Damptryk (friske) - 23,5 MPa.
- damptemperatur - 540 ° C.
- forbrug dampmaskine - 3600 t / h.
- Rotor hastighed - 3000 omdr / min.
- damptrykket i kondensatoren - 3,6 kPa.
- længde Turbine -. 47,9 m
- Vægt turbiner -. 1900 m
varme motor består af en luftkompressor, et forbrændingskammer og gasturbinen.Princip: luft suges ind i kompressoren adiabatisk, så at dens temperatur stiger til 200 ° C eller derover.Endvidere trykluften kommer ind i forbrændingskammeret, hvor der leveres både højtryksvæskekromatografi brændstof - petroleum, Photog, olie.Når forbrændingsluft opvarmes til en temperatur på 1500-2000 ° C, udvider og øger dens hastighed.Luften bevæger sig med høj hastighed, og forbrændingsprodukterne er rettet ind i turbinen.Efter overgangen fra én fase til de forbrændingen turbineblade give sin kinetiske energi.En del af den energi, der modtages af turbinen er at rotere kompressoren;resten er brugt på rotorens rotation generator propel fly eller skib, hjulene af bilen.
gasturbiner kan anvendes i tillæg til rotationen af hjulene på bilen og luftfartøjer propeller eller skib, som jetmotor.Luft og forbrændingsprodukter er blevet skubbet ud ved høj hastighed fra gasturbinen, så strålen tryk, der opstår under denne proces, kan anvendes til at bevæge fly (fly) og vand (båd) skibe, jernbanetransport.For eksempel turboprops har fly AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Dream").Således "Dream" på en flyvning hastighed på 700-850 km / t er i stand til at bære 250 tons gods over en afstand på næsten 15 000 km.Det er den største transportfly i verden.
Miljøproblemer af termiske maskiner
stor indflydelse på klimaet har en tilstand af atmosfæren, især tilstedeværelsen af kuldioxid og vanddamp.Således ændringen i kuldioxid-indhold fører til en stigning eller et fald i drivhuseffekten, hvor kuldioxid absorberer noget af den varme, der stråler ud i jorden rummet, forsinkelser i atmosfæren og derved øger temperaturen overflade og den nedre atmosfære.Fænomenet med drivhuseffekten spiller en afgørende rolle i at begrænse klimaændringerne.I dens fravær, vil den gennemsnitlige temperatur af atmosfæren ikke +15 ° C og lavere med 30-40 ° C.
Nu er der mere end 300 millioner af forskellige typer af køretøjer, der skaber mere end halvdelen af al luftforurening.
1 år i atmosfæren fra termiske kraftværker fra brændstof forbrænding frigivet 150 millioner tons svovloxider, 50 millioner tons kvælstofoxider, 50 millioner tons aske, 200 millioner tons kulilte, 3 millioner tons Theon.
Sammensætningen af atmosfæren omfatter ozon, som beskytter alt liv på jorden mod de skadelige virkninger af ultraviolette stråler.. I 1982 blev George Farman, den britiske opdagelsesrejsende, over Antarktis ozonhullet opdaget - en midlertidig reduktion af ozon i atmosfæren.På toppen af ozonhullet 7. oktober 1987 mængden af ozon i den er faldet med 2 gange.Ozonhullet er formentlig opstået som et resultat af menneskeskabte faktorer, herunder industriel anvendelse af klor-holdige Freon (CFC), der nedbryder ozonlaget.Men i 1990 undersøgelsen.ikke bekræftet dette synspunkt.Mest sandsynligt, fremkomsten af ozonhullet er ikke relateret til menneskelige aktiviteter, og er en naturlig proces.I 1992 blev den arktiske ozonhullet opdaget.Hvis alle
indsamle atmosfæriske ozonlag i jordens overflade og tykkere det til tætheden af luft ved atmosfærisk tryk og en temperatur på 0 ° C, tykkelsen af ozon skjold er kun 2-3 mm!Det er hele bestyrelsen.
smule historie ...
- juli 1769.I Paris parken Meudon militær ingeniør NZ Kyunyo til "brand vogn", som var udstyret med en to-cylindret dampmaskine, kørte et par snese meter.
- 1885.Karl Benz, en tysk ingeniør, byggede den første fire-hjulede bil benzin Motorwagen effekt på 0,66 kW, hvilket 29 Januar 1886 modtog et patent.Maskinens hastighed når op på 15-18 km / t.
- 1891.Gottlieb Daimler, tysk opfinder, gjorde pallevogn med en slagvolumen på 2,9 kW (4 hestekræfter) fra bilen.Dens tophastighed er 10 km / t, kapacitet i forskellige modeller, der spænder fra 2 til 5 tons.
- 1899.Belgisk K. Zhenattsi i sin bil, "Jamet Contant" ("aldrig tilfreds") for første gang krydsede 100 kilometer strækningshastighed.
Eksempler på at løse problemer
Opgave 1. varmer temperatur ideel varme motor er lig til 2000 K, og køleskabstemperatur - 100 ° C.Bestem effektivitet.
beslutning :
formel, der bestemmer effektiviteten af en varme motor (maksimum):
N = T1-T2 / T1.
N = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
Svar: motorens effektivitet - 81%.
Opgave 2. I varmen motor under forbrændingen af brændstof blev opnået 200 kJ af varme overføres til køleskabet og 120 kJ af varme.Hvad er motorens effektivitet?
Løsning:
formel til bestemmelse af effektiviteten af denne type er:
N = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Svar: varme motorens effektivitet - 40%.
Opgave 3. Hvad er effektiviteten af en varme motor, hvis den arbejdende krop efter mængden af varme fra ovnen til at udføre arbejdet på 1,6 MJ 400 kJ?Hvor meget varme blev overført til køleskabet?
Løsning:
effektivitet kan bestemmes ved formlen
N = A / Q1.
N = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
Transmitteret køleskab mængde varme kan bestemmes ved formlen
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Svar: varme motor har en effektivitet på 25%;mængden af varme overført til køleskabet - 1,2 x 106 J.
