Nykyaikaiset todellisuus edellyttää laajaa toimintaa lämpöä moottoreita.Lukuisat yritykset korvata ne sähkömoottorit on käynnissä vika.Liittyvät ongelmat kertyminen sähkövoiman autonomiset järjestelmät ratkaistaan vaivoin.
edelleen olennaisia kysymyksiä sähköntuotannon teknologian akut perustuvat niiden pitkäaikaiseen käyttöön.Nopeusominaisuudet sähköautojen ovat kaukana kuin autojen polttomoottorien.
ensiaskeleet luomiseen hybridi moottoreissa voidaan merkittävästi vähentää haitallisia päästöjä suurkaupunkialueilla, ympäristöongelmien ratkaisemisessa.
Historiaa
mahdollisuus muuntaa höyryn energian liike-energiaksi on tunnettu antiikin ajoista lähtien.130 BC: Filosofi Heron Aleksandrialainen esitti katsojaa höyry lelu - eolipil.Sphere täynnä höyryä, tuli kierto alle toiminnan suihkujen peräisin siitä.Tämä prototyyppi modernin höyryturbiinin tuolloin ei löytänyt sovellus.
vuosia ja vuosisatoja kehityksen filosofi pidetään hauska lelu.Vuonna 1629 Italian D. Branca luotu ennakoiva turbiini.Steam käynnistää levyn varustettu terät.
Sittemmin nopea kehitys höyrykoneita.
lämpömoottorin
muutosta sisäistä energiaa energia liikkeen koneen osat ja mekanismit, joita käytetään lämmön moottoreissa.
Pääosat: lämmitin (järjestelmä saada energiaa ulkopuolelta), työelin (tekee suotuisa vaikutus), jääkaappi.
lämmitin on suunniteltu työfluidin kerätä tarpeeksi varastossa sisäistä energiaa hyödyllistä työtä.Jääkaappi poistaa ylimääräisen energian.
tärkein ominaisuus tehokkuutta kutsutaan hyötysuhde lämmön moottoreita.Tämä arvo osoittaa, kuinka paljon energiaa kuluu lämmitykseen kuluu hyödyllistä työtä.Korkeampi hyötysuhde, kannattavampaa toimintaa koneen, mutta tämä arvo ei saa ylittää 100%.
laskeminen tehokkuus
Anna lämmittimen ulkopuolelta ostettuja energia on Q1.Työskentely kehon tehdä työtä, kun taas energia Antaumuksellinen jääkaappi oli Q2.
määritelmän perusteella, määrän laskemiseksi tehokkuus:
η = / Q1.Oletamme, että = Q1 - Q2.
Näin ollen tehokkuuden lämpöä moottorin, jolla on kaava on muotoa η = (Q1 - Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1, seuraavat päätelmät:
- tehokkuus ei voi ylittää 1 (tai 100%);
- maksimoida tämän arvon, sinun on joko lisätä energia saadut lämmitin, tai lasku energia, antoi jääkaappi;
- nousu energian lämmitin työ muuttaa polttoaineiden laatua;
- vähentää energian annettu jääkaappi, anna saavuttaa ominaisuuksista moottoreita.
ihanteellinen lämpö moottori
mahdollista luoda sellainen moottori, tehokkuus, joka olisi enintään (ihanteellinen - vastaa 100%)?Etsi vastaus tähän kysymykseen yritti Ranskan fyysikko ja lahjakas insinööri Sadi Carnot.Vuonna 1824 hänen teoreettiset laskelmat prosessien kaasujen julkaistiin.
perusajatus luonnostaan ihanteellinen kone voidaan pitää suorittaa käännettävä prosesseja ideaalikaasu.Aloittaa isotermisellä kaasun laajeneminen lämpötilassa T1.Lämpömäärä tarvitaan tähän tarkoitukseen, - Q1.Kun kaasu laajenee ilman lämpöä (adiabaattinen prosessi).Saavuttaa lämpötila T2, kaasu puristetaan isotermisesti, kulkee jääkaappi energia Q2.Paluuta kaasun sen alkuperäiseen tilaan suoritetaan adiabaattisesti.
tehokkuuden ihanteellinen Carnot lämpöä moottorin tarkka laskelma on suhde lämpötilaero lämmitys- ja jäähdytys- laitteiden lämpötilan, joka on lämmitin.Se näyttää tältä: η = (T1 - T2) / T1.
mahdollinen hyötysuhde lämpömoottorin, kaava on muotoa: η = 1 - T2 / T1, riippuu vain lämpötiloissa lämmitin ja jäähdytin ja voi olla enintään 100%.
Lisäksi tämä suhde antaa meille mahdollisuuden osoittaa, että tehokkuus lämmön moottorit voivat olla yhtä suuri yhtenäisyys vain silloin, kun jääkaapin absoluuttinen nolla lämpötilassa.Kuten tiedetään, tämä arvo on saavuttamaton.
teoreettisten laskelmien avulla voidaan määrittää suurin Carnot hyötysuhde lämpöä moottorin kaikki mallit.
Todistetusti Carnot lause on seuraava.Mielivaltainen lämpömoottorin missään olosuhteissa pysty hyötysuhde on enemmän kuin samat tehokkuusedut ihanteellinen lämpö moottori.
Esimerkki ratkaista
Esimerkki 1 Mikä on tehokkuus ihanteellinen lämpöä moottorin, kun lämmitin lämpötila on 800 ° C: ssa, ja lämpötila pidettiin alle 500 ° C: ssa jääkaapissa?
T1 = 800 ° C: ssa = 1073 K, AT = 500 ° C: ssa = 500 K, η -?
Ratkaisu:
Määritelmän: η = (T1 - T2) / T1.
Me ei annettu jääkaapin lämpötila, mutta AT = (T1 - T2), joten:
η = AT / T1 = 500 K / 1073 K = 0,46.
Vastaus: hyötysuhde = 46%.
Esimerkki 2. tehokkuuden määrittämiseksi ihanteellinen lämpö moottori, jos oston ansiosta yhden kilojoule energiaa lämmitin tehdään hyödyllistä työtä 650 J. Mikä on lämpötila lämmittimen lämmön moottori, kun jäähdytysnesteen lämpötila - 400 K?
Q1 = 1 kJ = 1000 J, = 650 J, T2 = 400 K, η - ?, T1 =?
Ratkaisu:
Tässä tehtävässä puhumme lämpökiinnitys, tehokkuutta, jotka voidaan laskea kaavalla:
η = / Q1.
määrittää lämpötila lämmittimen käytön kaava sopii lämpöä moottorin tehokkuutta:
η = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
valmiiksi matemaattisia muunnoksia, saadaan:
T1 = T2 / (1-η).
T1 = T2 / (1- / Q1).
Lasketaan:
η = 650 J / 1000 J = 0,65.
T1 = 400 K / (1- 650 J / 1000 J) = 1142,8 K.
Vastaus: η = 65% T1 = 1142,8 K.
todellisia olosuhteita
ihanteellinen lämpö moottori on suunniteltu täyttämäänihanteellinen prosesseja.Työ tehdään vain isotermisissä prosesseissa, sen arvo määritellään rajaamalla alueella kuvaaja Carnot aikana.
Itse asiassa luoda edellytykset tilan muuttamiseksi prosessikaasun ilman mukana lämpötilan muutoksiin ei ole mahdollista.Tällaisia materiaaleja, joka estäisi lämmön vaihtoa ympärillä oleviin esineisiin.Adiabaattinen prosessi on mahdotonta toteuttaa.Tapauksessa lämmönsiirron kaasun lämpötila on muutettava.
hyötysuhde lämmön moottoreita, kirjoittaja todellisissa olosuhteissa eroavat merkittävästi ihanteellinen tehokkuutta moottoreita.Huomaa, että prosessi todellinen moottoreissa on niin nopeaa, että vaihtelu sisäisen lämpöenergian työskennellä aineen muuttamassa sen äänenvoimakkuutta ei voi kompensoida tulva lämmön määrä lämmittimestä ja palauttaa jääkaappi.
Muut Lämpövoimamoottoreilla
todellinen moottorit toimivat eri jaksoa:
- Otto sykli: prosessi vakiotilavuudessa adiabaattinen muutoksia, luoden noidankehä;
- sykli Diesel: Isobaari, adiabaattinen, isochor, adiabaattinen;
- kaasuturbiini: prosessi, joka tapahtuu vakiopaineessa, korvataan adiabaattisessa sulkee silmukan.
Luo tasapaino prosessien todellisessa moottorit (jotta tuotaisiin lähemmäksi ihanteellinen) olosuhteissa moderni teknologia ei ole mahdollista.Hyötysuhde Lämpövoimamoottoreilla on huomattavasti pienempi, vaikka samassa lämpötilassa olosuhteissa kuin ihanteellinen tehotaso.
Mutta älä vähentää roolia laskentakaava Carnot syklin tehokkuutta, koska se on tulossa vertailukohtana prosessissa tehostaa todellisen moottoreita.
tapoja muuttaa tehokkuutta
vertailu ihanteellinen ja todellinen lämpö moottoreita, on syytä huomata, että jääkaapin lämpötila ei voi olla viimeinen myöskään.Yleensä pidetään jääkaappi tunnelma.Ota lämpötila ilmapiiri voi vain antavia laskelmia.Kokemus osoittaa, että jäähdytysnesteen lämpötila sama lämpötila pakokaasujen moottorin, kuten on laita polttomoottoreissa (lyhennetty DVS).
ICE - yleisintä maailmassa lämpöä moottorin.Tehokkuus lämpömoottorin tässä tapauksessa riippuu lämpötilasta luoma palava polttoaine.Olennainen ero höyrykone on fuusio koneen toimintoja ja työnestettä lämmitin laite ilma-polttoaineseoksen.Burning, seos luo paineita liikkuvat osat moottorin.
lisääminen käyttölämpötila Kaasujen saavutetaan muuttamalla polttoaineen ominaisuuksia merkittävästi.Valitettavasti se on mahdotonta tehdä sitä loputtomiin.Mitä tahansa materiaalia, joka on valmistettu palotilaan moottorin, on sen sulamispiste.Lämmönkestävyys aineet - pääpiirteet moottorin, ja kyky merkittävästi vaikuttaa tehokkuuteen.
Arvot moottorin tehokkuutta
Jos ajatellaan höyryturbiinin, lämpötila työ höyryn sisääntulo, joka on 800 K, ja pakokaasun - 300 K, tehokkuus tämän koneen on 62%.Todellisuudessa kuitenkin, tämä arvo ei ylitä 40%.Tämä vähennys johtuu lämpöhäviö kuumennettaessa turbiinipesä.
suurin arvo hyötysuhde polttomoottorien ei ylitä 44%.Lisääntyvä tämä arvo - kysymys lähitulevaisuudessa.Muuttaminen materiaalien ominaisuuksien, polttoaine - tämä on ongelma, jonka yli työllistää parhaat aivot ihmiskunnan.
