necesidad de un uso de la energía mecánica en la producción llevó a máquinas térmicas.
motor térmico
motores térmicos dispositivo (motor térmico) - un dispositivo para la conversión de energía interna en energía mecánica.
Cualquier motor térmico tiene un calentador, el fluido de trabajo (gas o vapor), que realiza el trabajo por calentamiento (hace girar un eje de la turbina, el pistón se mueve, y así sucesivamente) y un refrigerador.La siguiente figura muestra un diagrama del motor térmico.Base
de los motores térmicos actuales
Cada funcionamiento motor térmico debido al motor.Para llevar a cabo el trabajo que necesita a ambos lados de los motores de pistón o turbinas de palas era la diferencia de presión.Esta diferencia se logra en todos los motores térmicos como sigue: la temperatura del cuerpo de trabajo se eleva cientos o miles de grados en comparación con la temperatura ambiente.En turbinas de gas y motores de combustión interna (ICE), la temperatura se eleva debido al hecho de que el combustible se quema dentro del motor.Frigorífico puede actuar ambiente o para usos especiales dispositivos para condensar y enfriar el vapor de residuos.Ciclo
Carnot ciclo
(proceso cíclico) - una serie de cambios en el estado de gas, como resultado de lo cual vuelve a su estado original (puede hacer el trabajo).En 1824, el físico francés Sadi Carnot demostró que es ventajoso ciclo motor térmico (ciclo de Carnot), que consiste en dos procesos - isotérmica y adiabática.La siguiente figura muestra un gráfico del ciclo de Carnot: 1-2 y 3-4 - isoterma, 2-3 y 4-1 - adiabática.
De acuerdo con la ley de la conservación de la energía, el trabajo de las máquinas térmicas, que lleva el motor, es:
A = Q1 Q2,
donde Q1 - la cantidad de calor que se produce desde el calentador, y Q2 - la cantidad de calor que esconsignado a la nevera.Eficiencia térmica
es la relación de la máquina de trabajo A, que ejecuta el motor a la cantidad de calor que se obtiene desde el calentador:
η = A / Q = (Q1 Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
En "Reflexiones sobre la potencia motriz del fuego y sobre las máquinas que son capaces de desarrollar esta fuerza" (1824) describió la máquina térmica de Carnot llamada "máquina térmica ideal, con un gas ideal, que es un cuerpo de trabajo."Debido a las leyes de la termodinámica puede calcular la eficiencia (el máximo posible) con el calentador de motor térmico que tiene una temperatura T1, y un refrigerador con la temperatura T2.Carnot eficiencia del motor térmico es:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot demostró que lo que quieres es una máquina térmica real que funciona con un calentador con una temperatura T1 y una nevera con una temperatura T2 no es capaz de tener un COP que sería más alta que la eficiencia de un motor térmico (ideal).Motor de combustión interna (ICE)
de cuatro tiempos motor de combustión interna
consta de uno o más cilindros, el pistón, mecanismo de cigüeñal, las válvulas de admisión y escape, chispa.Ciclo de trabajo
consta de cuatro medidas:
1) de succión - mezcla combustible fluye a través de la válvula en el cilindro;
2) de compresión - ambas válvulas cerradas;
3) Carrera - la combustión explosiva de la mezcla de combustible;
4) de escape - las emisiones de escape.
turbina de vapor en la conversión de energía de turbina de vapor se produce debido a la diferencia de presión de vapor de agua en la entrada y la salida.Poder
de turbinas de vapor modernas alcanzar 1.300 MW.
Algunos parámetros técnicos de la capacidad de la turbina de vapor de 1.200 MW
- Presión de vapor (fresco) - 23,5 MPa.
- temperatura del vapor - 540 ° C.
- turbina de vapor de consumo - 3.600 t / h.Velocidad
- Rotor - 3000 rpm / min.Presión del vapor
- en el condensador - 3,6 kPa.
- longitud de la turbina -. 47,9 m turbina
- Mass. - 1900 m
consta de un compresor de aire, una cámara de combustión y la turbina de gas.Principio: el aire es aspirado en el compresor adiabáticamente de modo que su temperatura se eleva a 200 ° C o más.Además, el aire comprimido entra en la cámara de combustión, donde se suministra tanto combustible líquido a alta presión - queroseno, Photog, aceite.Cuando el aire de combustión se calienta a una temperatura de desde 1500 hasta 2000 ° C, se expande y aumenta su velocidad.El aire que se mueve a alta velocidad, y los productos de combustión se dirigen a la turbina.Después de la transición de una etapa a los álabes de la turbina de combustión dar su energía cinética.Parte de la energía recibida por la turbina es para hacer girar el compresor;el resto se gasta en la rotación del generador de rotor, aviones de hélice o barco, las ruedas del coche.Turbinas de gas
se pueden utilizar además de la rotación de las ruedas de las hélices o nave de automóviles y aviones, ya que el motor a reacción.Productos de aire y de combustión son expulsados a alta velocidad de la turbina de gas, por lo que el chorro de empuje, que se produce durante este proceso, se pueden utilizar para mover la aeronave (avión) y agua (barco) los buques, el transporte ferroviario.Por ejemplo, turbohélices tienen aviones AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Dream").Así, el "sueño" a una velocidad de vuelo de 700 a 850 km / h es capaz de transportar 250 toneladas de carga a una distancia de casi 15 000 km.Es el avión de transporte más grande en el mundo.
problemas ambientales de las máquinas térmicas
gran influencia en el clima tiene un estado de la atmósfera, en particular, la presencia de dióxido de carbono y vapor de agua.Por lo tanto, el cambio en el contenido de dióxido de carbono conduce a un aumento o disminución en el efecto invernadero, en el que el dióxido de carbono absorbe parte del calor que irradia en el espacio de la tierra, los retrasos en la atmósfera y por lo tanto aumenta la temperatura de la superficie y la atmósfera inferior.El fenómeno del efecto invernadero juega un papel crucial en la mitigación del cambio climático.En su ausencia, la temperatura media de la atmósfera no sería +15 ° C e inferior en un 30-40 ° C.
Ahora hay más de 300 millones de diferentes tipos de vehículos, que crean más de la mitad de toda la contaminación del aire.
1 año a la atmósfera por las centrales térmicas de la combustión de combustible liberado 150 millones de toneladas de óxidos de azufre, 50 millones de toneladas de óxido de nitrógeno, 50 millones de toneladas de ceniza, 200 millones de toneladas de monóxido de carbono, 3 millones de toneladas de Teón.
La composición de la atmósfera incluye la capa de ozono, que protege la vida en la Tierra de los efectos dañinos de los rayos ultravioletas.. En 1982, George Farman, el explorador británico, sobre el agujero de ozono en la Antártida fue descubierto - una reducción temporal de la capa de ozono en la atmósfera.En la cima del agujero de ozono 07 de octubre 1987 la cantidad de ozono en la que se ha reducido en 2 veces.El agujero de ozono está probablemente surgió como resultado de factores antropogénicos, incluyendo el uso industrial de freón que contiene cloro (CFC) que agotan la capa de ozono.Sin embargo, el estudio de 1990.no se ha confirmado esta opinión.Lo más probable, la aparición del agujero de ozono no está relacionado con las actividades humanas, y es un proceso natural.En 1992, se descubrió el agujero de ozono del Ártico.Si todo
recoger capa de ozono atmosférica en la superficie de la tierra y espesar a la densidad del aire a presión atmosférica ya una temperatura de 0 ° C, el espesor de la capa de ozono sólo 2-3 mm!Eso es todo el tablero.
poco de historia ...
- julio 1769.En el ingeniero Paris Meudon parque militar NZ Kyunyo al "carro de fuego", que estaba equipado con un motor de vapor de dos cilindros, condujo a unas pocas decenas de metros.
- 1885.Karl Benz, un ingeniero alemán, construyó el primer automóvil de gasolina de potencia Motorwagen cuatro ruedas de 0,66 kW, que 29 de enero 1886 recibió una patente.Velocidad de la máquina alcanza 15 a 18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, inventor alemán, hizo la transpaleta con una cilindrada de 2,9 kW (4 caballos de fuerza) desde el coche.Su velocidad máxima era de 10 km / h, la capacidad en varios modelos que van desde 2 a 5 toneladas.
- 1899.Belga K. Zhenattsi en su coche, "Jamet Contant" ("Nunca satisfecho") por primera vez cruzó la velocidad de la línea de 100 kilómetros.
Ejemplos de resolución de problemas
Tarea motor térmico ideales temperatura del calentador 1. es igual a 2000 K, y la temperatura del refrigerador - 100 ° C.Determinar la eficiencia.
decisión :
fórmula que determina la eficiencia de un motor térmico (máximo):
n = T1-T2 / T1.
N = (2000K - 373 K) / 2000 = 0,81 K.
Respuesta: la eficiencia del motor - 81%.
Tarea 2. En el motor de calor durante la combustión del combustible se obtuvo 200 kJ de calor transferido a la nevera y 120 kJ de calor.¿Cuál es la eficiencia del motor?
Solución: Fórmula
para determinar la eficiencia de este tipo es:
n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Respuesta: la eficiencia del motor térmico - 40%.
Tarea 3. ¿Cuál es la eficiencia de un motor térmico, si el cuerpo de trabajo después de recibir la cantidad de calor del calentador para realizar el trabajo de 1.6 MJ 400 kJ?¿Cuánto calor se transfirió a la nevera?
Solución : eficiencia
se puede determinar por la fórmula
N = A / Q1.
n = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
cantidad nevera transmitidos de calor se puede determinar por la fórmula
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Respuesta: motor térmico tiene una eficiencia del 25%;la cantidad de calor transferido a la nevera - 1,2 x 106 J.
