tarvitset käyttöön mekaanisen energian tuotannossa johti lämpö koneita.
laite lämmön moottorit
lämpöä moottorin (lämpömoottorin) - laite muuntaa sisäisen energian mekaaniseksi energiaksi.
Kaikki kuumuutta moottori on lämmitin, työneste (kaasu tai höyry), joka suorittaa työn kuumentamalla (pyörittää turbiinin akselin, mäntä liikkuu, ja niin edelleen) ja jääkaappi.Alla oleva kuva esittää kaavion lämpöä moottorin.
perusteella nykyisen lämmön moottorit
Kukin lämpöä moottorin toimintaa, koska moottoriin.Voit tehdä työtä hän tarvitsee kummallakin puolella mäntämoottorin tai turbiinien lavat oli paine-ero.Tämä ero saavutetaan kaikissa Lämpövoimamoottoreilla seuraavasti: lämpötila työelin nousee satoja tai tuhansia astetta verrattuna ympäristön lämpötilaan.Kaasuturbiineissa ja polttomoottorit (ICE), lämpötila nousee johtuu siitä, että polttoaine poltetaan moottorin sisällä.Jääkaappi voi toimia tunnelma tai erikoiskoneiden laitteet tiivistyvä ja jäähdytyksen jätteiden höyryä.
Carnot cycle
sykli (syklinen prosessi) - joukko muutoksia valtion kaasun, seurauksena jonka se palaa alkuperäiseen tilaansa (voi tehdä työtä).Vuonna 1824, Ranskan fyysikko Sadi Carnot osoitti, että on edullista lämpöä moottorin syklin (Carnot-sykli), joka koostuu kahdesta prosessien - isoterminen ja adiabaattinen.Alla olevassa kuvassa kuvaaja Carnot sykli: 1-2 ja 3-4 - isotermi, 2-3 ja 4-1 - adiabaattinen.
mukaisesti lain säästö, työn Lämpövoimamoottoreilla, joka kuljettaa moottori, on:
= Q1 Q2,
jossa Q1 - määrä lämpöä, joka tuotetaan lämmitin, ja Q2 - lämmön määrä, joka onlähetetään jääkaappi.
terminen hyötysuhde on suhde työkoneen joka suorittaa moottorin lämmön määrä, joka saadaan kiukaan:
η = / Q = (Q1-Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
In "Ajatuksia käyttövoima tulen ja koneita, jotka pystyvät kehittämään tätä voima" (1824) on kuvattu Carnot lämpömoottorin nimeltään "ihanteellinen lämpö moottori ideaalikaasu, joka on toimiva elin."Koska lämpöopin voi laskea tehokkuutta (mahdollisimman) kanssa lämpöä lämmitin joka on lämpötila T1, ja jääkaappi, jossa lämpötila T2.Carnot lämpöä moottorin tehokkuutta on:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot osoittanut, että mitä haluat on todellinen lämpö moottori, joka toimii lämmitin lämpötila T1 ja jääkaappi lämpötila T2 ei saada aikaan COP joka olisi korkeampi kuin hyötysuhde lämpömoottorin (ihanteellinen).
polttomoottori (ICE)
nelitahtinen polttomoottori käsittää yhden tai useamman sylintereistä, mäntä, kampi mekanismi, imu- ja pakoventtiilit, kipinä.
työkierron koostuu neljästä toimenpiteet:
1) imu - palavan seoksen venttiilin läpi virtaa sylinteriin;
2) pakkaus - molemmat venttiilit suljettuina;
3) aivohalvaus - räjähtävä palaminen polttoaineen seoksen;
4) pakokaasun - pakokaasupäästöt.
höyryturbiinin höyryn turbiinin energian muuntaminen tapahtuu, koska paine-ero vesihöyryn sisäänmenon ja ulostulon.
voima modernin höyryturbiinit tavoittaa 1300 MW.
Jotkut teknisten parametrien höyryturbiinin kapasiteetti on 1200 MW
- Höyrynpaine (tuoreet) - 23.5 MPa.
- höyryn lämpötila - 540 ° C
- kulutus höyryturbiinin - 3600 t / h.
- Roottorin nopeus - 3000 rpm / min.
- höyryn paine lauhduttimessa - 3.6 kPa.
- pituus Turbine - 47,9 m.
- massa turbiinin - 1900 m.
lämpöä moottorin koostuu kompressori, palotilan ja kaasuturbiinin.Periaate: ilmaa imetään kompressoriin adiabaattisesti siten, että sen lämpötila nousee 200 ° C tai enemmän.Edelleen, paineilma tulee palotilaan, jossa sekä korkea paine nestemäinen polttoaine syötetään - kerosiinia, valokuvaajan, öljy.Kun palamisilma kuumennetaan lämpötilaan 1500-2000 ° C: n, se laajenee ja suurentaa sen nopeutta.Ilma liikkuu suurella nopeudella, ja palamistuotteita ohjataan turbiinin.Sen jälkeen, kun siirtyminen yhdestä vaiheesta kaasuturbiinin siipien antaa sen kineettistä energiaa.Osa energiasta saamat turbiini on kiertää kompressori;loput kuluu roottorin pyörimisen generaattori, potkurin lentokoneessa tai laivassa, pyörät auton.
kaasuturbiinit voidaan käyttää lisäksi pyörät pyörivät auton ja lentokoneen potkureita tai aluksesta suihkumoottorin.Ilma ja palamistuotteet nousevat ulos suurella nopeudella päässä kaasuturbiinin, joten jet työntövoima, joka tapahtuu tämän prosessin aikana, voidaan käyttää siirtämään ilma (lentokone) ja vesi (vene) alukset, rautatieliikenteen.Esimerkiksi potkuriturbiinikonetta on ilma-24,-124 ("Ruslan"),-225 ("Dream").Siten "Dream" at lentonopeus on 700-850 km / h pystyy kuljettamaan 250 tonnia rahtia kulkemaa lähes 15 000 km.Se on suurin kuljetuskone maailmassa.
ympäristöongelmat termisen koneiden
suuri vaikutus ilmastoon on ilmakehän tilaa, erityisesti kun läsnä on hiilidioksidia ja vesihöyryä.Siten muutos hiilidioksidipitoisuuden johtaa nousu tai lasku kasvihuoneilmiön, jossa hiilidioksidi absorboi joitakin lämpöä, joka säteilee maahan tilaan, viivästyksiä ilmakehässä ja siten lisää pintalämpötila ja alailmakehässä.Ilmiö kasvihuoneilmiön keskeinen rooli ilmastonmuutoksen torjunnassa.Sen puuttuessa, keskimääräinen lämpötila ilmakehän ei olisi 15 ° C: seen ja alempi 30-40 ° C
Nyt on yli 300 miljoonaa eri ajoneuvoja, jotka luovat yli puolet kaikista ilmansaasteita.
1 vuosi ilmakehään lämpövoimaloiden polttoaineen poltosta vapautuu 150.000.000 tonnia rikin oksideja, 50 miljoonaa tonnia typen oksidien, 50 miljoonaa tonnia tuhkaa, 200 miljoonaa tonnia hiilimonoksidia, 3 miljoonaa tonnia Theon.
ilmakehän koostumusta sisältää otsonia, joka suojaa kaiken elämän maapallolta haitallisilta vaikutuksilta ultraviolettisäteilyltä.Vuonna 1982, George. Farman, brittiläinen tutkimusmatkailija, yli Etelämantereen otsoniaukko havaittiin - tilapäisesti vähentää ilmakehän otsonia.Huipulla otsoniaukko 07 lokakuu 1987 otsonin määrää se on vähentynyt 2 kertaa.Otsoniaukko on luultavasti syntyi johtuu ihmistoiminnan tekijät, kuten teollisuuskäyttöön klooria sisältävien freonia (CFC), että otsonikerrosta heikentäviä.Kuitenkin 1990 tutkimuksessa.ei vahvistanut tätä näkemystä.Todennäköisesti syntyminen otsoniaukko ei liity ihmisen toiminnasta, ja on luonnollinen prosessi.Vuonna 1992 Arctic otsoniaukko havaittiin.Jos kaikki
kerätä ilmakehän otsonikerroksen maan pinnalla ja paksuuntua sen tiheys ilman ilmakehän paineessa ja lämpötilassa 0 ° C: ssa, paksuus otsonikerroksen on vain 2-3 mm: n!Se on koko hallituksen.
Vähän historiaa ...
- heinäkuu 1769.Pariisin puistossa Meudon sotilaallinen insinööri NZ Kyunyo on "palo vaunu", joka oli varustettu kaksisylinterinen höyrykone, ajoi muutaman kymmenen metrin.
- 1885.Karl Benz, saksalainen insinööri, rakensi ensimmäisen nelipyöräinen auto bensiini Motorwagen teho 0,66 kW, joka 29 tammikuu 1886 sai patentin.Koneen nopeus nousee 15-18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, saksalainen keksijä, teki haarukkavaunu joiden moottorin tilavuus on 2,9 kW (4 hv) autosta.Sen huippunopeus oli 10 km / h, kapasiteetti eri malleja vaihtelevat 2-5 tonnia.
- 1899.Belgian K. Zhenattsi hänen autonsa, "Jamet Contant" ("ei koskaan tyytyväinen") ensimmäistä kertaa ylitti 100 kilometrin linjan nopeus.
Esimerkkejä ratkaisemaan ongelmia
Tehtävä 1. lämmittimen lämpötila ihanteellinen lämpö moottori on yhtä suuri kuin 2000 K, ja jääkaapin lämpötila - 100 ° CSelvitä tehokkuutta.
päätös :
kaava, joka määrittää tehokkuus lämpöä moottorin (maksimi):
N = T1-T2 / T1.
N = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0.81.
Vastaus: moottorin hyötysuhde - 81%.
Tehtävä 2. Kun lämpöä moottorin palamisen aikana polttoaineen saatiin 200 kJ lämpöä siirretään jääkaapissa ja 120 kJ lämpöä.Mikä on moottorin hyötysuhdetta?
Ratkaisu:
kaava määrittämiseksi tehokkuutta tämän tyyppinen:
N = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Vastaus: lämpö moottorin hyötysuhde - 40%.
Tehtävä 3. Mikä on tehokkuus lämpömoottorin, jos työ elin saatuaan määrän lämpöä lämmittimen suorittamaan työn 1,6 MJ 400 kJ?Kuinka paljon lämpöä siirrettiin jääkaappiin?
Ratkaisu:
tehokkuus voidaan määrittää kaavalla
N = / Q1.
N = 0,4 x 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
Lähetetyt jääkaappi lämmön määrä voidaan määrittää kaavalla
Q1 - = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Vastaus: lämpö moottorin hyötysuhde on 25%;lämmön määrää siirretään jääkaapissa - 1,2 x 106, J.
