vaja kasutamiseks mehaanilise energia tootmise viis soojus masinad.
seade soojusjõumasinates
soojuse mootor (soojuse mootor) - seade, ümberehitamiseks sisemine energia mehaaniliseks energiaks.
Iga soojuse mootor on küttekeha, töövedeliku (gaasi või auru), mis teeb tööd kuumutamisel (pöörlema turbiini võlli, kolb liigub, ja nii edasi) ja külmkapp.Alloleval joonisel on skeem soojuse mootor.
aluseks praegused soojusjõumasinates
Iga soojuse mootori tööle mootor.Teha tööd, mida ta peab mõlemal küljel on kolbmootor või turbiinide labad oli rõhkude vahe.See erinevus saavutatakse kõik soojusjõumasinates järgmiselt: temperatuur tööorgan tõuseb sadu või tuhandeid kraadi võrdlus toatemperatuuril.In gaasiturbiinide ja sisepõlemismootorites (ICE), temperatuur tõuseb tingitud asjaolust, et kütuste põletamisel sees mootor.Külmik saab tegutseda atmosfääri või eriotstarbeliste seadmete kondenseeriv ja jahutussüsteemi jääkaure.
Carnot tsükkel
tsükli (tsükliline protsess) - kogum seisundi muutuste gaasi tõttu, mida ta naaseb algsesse olekusse (teha tööd).1824. aastal, prantsuse füüsiku Sadi Carnot näitas, et see on kasulik soojuse mootori tsükli (Carnot tsükkel), mis koosneb kahest protsessid - isotermiline ja adiabaatiline.Alloleval joonisel on toodud graafik Carnot tsükkel: 1-2 ja 3-4 - isoterm, 2-3 ja 4-1 - adiabaatiline.
Vastavalt seadusele energia jäävuse seadus, töö soojusjõumasinates, mis kannab mootori, on:
A = -Q1 Q2,
kus Q1 - soojuse hulk, mis on toodetud kerise ja Q2 - soojuse hulk, mis ontoimetanud külmkappi.
soojuslik kasutegur on suhe töö masin A, mis käivitab mootori kogus soojust, mis saadakse kerise:
η = A / Q = (-Q1 Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
In "Mõtted jõudu tulekahju ja masinad, mis suudavad arendada seda jõudu" (1824) kirjeldas Carnot soojusmootorit nimetatakse "ideaalne soojuse mootor ideaalne gaas, mis on tööorgan."Kuna termodünaamika seadused võimalik arvutada kasutegur (võimalikult) koos soojuse mootori lisasoojendi, mis on temperatuuril T1, ja külmkapis temperatuuri T2.Carnot soojuse mootori kasutegur on:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot tõestas, et see, mida sa tahad on tõeline soojuse mootor, mis töötab küttekeha koos temperatuuri T1 ja külmik, mille temperatuur T2 ei suuda, COP, mis oleks suurem kui efektiivsuse soojusmootorit (ideaalne).
sisepõlemismootor (ICE)
neljataktilise sisepõlemismootori koosneb ühest või mitmest silindrid, kolb, vända mehhanism, sisse- ja väljalaskega ventiilid, säde.
töötsükkel koosneb neljast meetmed:
1) äraveo - põlev segu voolab läbi klapi silindrisse;
2) compression - mõlemad ventiilid suletud;
3) insult - plahvatuslik põlemine küttesegu;
4) heitgaaside - heitgaasid.
auruturbiin auruturbiini energia muundamise põhjuseks on rõhkude vahe veeauru on sisend ja väljund.
võim tänapäeva auruturbiinid jõuda 1300 MW.
Mõned tehnilised parameetrid auruturbiin võimsusega 1200 MW
- aururõhk (värske) - 23,5 MPa.
- auru temperatuur - 540 ° C
- tarbimise auruturbiin - 3600 t / h.
- pöörded - 3000 rpm / min.
- auru rõhk kondensaator - 3,6 kPa.
- pikkus Turbine - 47,9 m.
- Mass turbiini - 1900 m.
soojusmasin koosneb õhukompressor põlemiskambrit ja gaasiturbiini.Põhimõte: imetakse kompressorisse adiabatically nii, et selle temperatuur tõuseb kuni 200 ° C või enam.Lisaks suruõhu siseneb põlemiskambrisse, kus nii suure rõhu vedelkütuse tarnitakse - petrooleum, Photog, õli.Kui põlemisõhu kuumutatakse temperatuurini 1500-2000 ° C, siis laieneb ja suurendab selle kiiruse.Õhk liigub suurel kiirusel ja põlemisjääke suunatakse turbiini.Pärast üleminekut ühest etapist põlemisel turbiinide labad anda kineetilist energiat.Osa saadav energia turbiini on pöörata kompressor;ülejäänu kulutatakse Rootori generaator, propeller lennukite või laevade, rattad auto.
gaasiturbiinid saab kasutada lisaks rotatsiooni rattad auto ja lennukite propellerid või laeva, kui reaktiivmootoriga.Air ja põlemisjääkide on rõdult suure kiiruse gaasiturbiini, nii et jet veojõud, mis toimub selle protsessi käigus saab liigutada õhusõidukite (lennuk) ja vee (laev) laevad, raudtee transport.Näiteks turbomootoriga on õhusõiduki AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Dream").Seega "Dream" on lendu kiirusega 700-850 km / h on võimeline läbi 250 tonni veoseid üle vahemaa ligi 15 000 km.See on suurim transpordilennukeid maailmas.
Keskkonnaprobleemid soojusenergia masinad
suur mõju kliimale on riigi atmosfääri, eriti juuresolekul süsihappegaas ja veeaur.Seega muutus süsinikdioksiidi sisaldus viib suurenemise või vähenemise kasvuhooneefekti, milles süsinikdioksiidi neelab mõned soojust, mis kiirgab maasse space viivitused atmosfääri ja seega suurendab pinnatemperatuur ja alumine atmosfääri.Nähtust kasvuhooneefekti mängib olulist rolli kliimamuutuste leevendamisel.Selle puudumisel keskmine temperatuur atmosfääris ei oleks +15 ° C ja alumine 30-40 ° C.
Nüüd on rohkem kui 300 miljonit erinevat tüüpi sõidukeid, mis loovad rohkem kui poole kõikidest õhusaaste.
1 aasta atmosfääri on soojuselektrijaamade kütuste põletamisest vabastati 150 miljonit tonni vääveloksiidide, 50 miljonit tonni lämmastikoksiidi, 50 miljonit tonni tuhka, 200 miljonit tonni süsinikoksiidi, 3 miljonit tonni Theon.
koostis atmosfääris on osooni, mis kaitseb elu Maal kahjuliku mõju ultraviolettkiirguse.Aastal 1982, George. Farman, Briti maadeavastaja, üle Antarktika osooniauk oli avastanud - ajutine vähendamine atmosfääris osooni.Tipus osooniauk 7. oktoober 1987 kogus osooni on vähenenud 2 korda.Osooniauk on ilmselt tekkis siis, kui inimtekkelised tegurid, sealhulgas tööstusomandi kasutamist kloori sisaldavate freooni (CFC), et osoonikihti kahandavate.Kuid 1990. aasta uuringus.ei kinnita seda seisukohta.Tõenäoliselt tekkimist osooniauk ei ole seotud inimtegevusega, ja on loomulik protsess.Aastal 1992, Arktika osooniauk oli avastanud.Kui kõik
koguda atmosfääri osoonikiht Maa pinnale ja paksendamiseks selle tihedust õhu atmosfäärirõhul ja temperatuuril 0 ° C, paksus osooni kilp on vaid 2-3 mm!Ongi kogu pardal.
natuke ajalugu ...
- juuli 1769.Pariisi park Meudon sõjaväe insener NZ Kyunyo et "tule vagun", mis oli varustatud kahe silindri aurumasin, sõitis mõnikümmend meetrit.
- 1885.Karl Benz, Saksa insener, ehitas esimese neljarattalise auto bensiini Motorwagen võimu 0,66 kW, mis 29. jaanuar 1886 sai patendi.Machine kiirus ulatub 15-18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, saksa leiutaja, tegi kahvelkäru, mille mootori võimsus on 2,9 kW (4 hobujõudu) autost.Selle tippkiirus oli 10 km / h, suutlikkus erinevate mudelite 2 kuni 5 tonni.
- 1899.Belgia K. Zhenattsi oma auto, "Jamet Contant" ("kunagi rahul") esmakordselt ületas 100 kilomeetri liini kiirus.
Näited probleemide lahendamisel
Task 1. küttekeha temperatuuri ideaalne soojusmasin on võrdne kuni 2000 K ja külmkapp temperatuur - 100 ° CKindlaks tõhusust.
otsuse :
valem, mis määrab efektiivsuse soojusmootorit (maksimaalne):
n = T1-T2 / T1.
n = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
Vastus: mootori kasutegur - 81%.
Task 2. In soojust mootori ajal kütuse põletamisel saadud 200 kJ soojust üle külmkapp ja 120 kJ soojust.Mis on mootori võimsusele?
Lahendus:
valem tõhususe määramise seda tüüpi on:
n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Vastus: soojuse mootori kasutegur - 40%.
Task 3. Mis on efektiivsuse soojusmootorit, kui töötab keha pärast soojuse hulk kütteseadme töö tegemiseks 1,6 MJ 400 kJ?Kui palju soojust kanti külmkappi?
Lahendus:
tõhusust saab määrata valemiga
N = A / Q1.
n = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
levivate külmik soojuse hulk võib määratakse valemi
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Vastus: soojuse mootor on kasutegur 25%;soojuse hulk üle külmkapp - 1,2 x 106 J.
