besoin pour l'utilisation de l'énergie mécanique dans la production conduit à des machines thermiques.Moteur
de chaleur des moteurs thermiques de l'appareil
de
(moteur thermique) - un dispositif de conversion d'énergie interne en énergie mécanique.
Tout moteur thermique a un appareil de chauffage, le fluide de travail (gaz ou vapeur), qui effectue un travail par chauffage (tourne un arbre de turbine, le piston se déplace, et ainsi de suite) et d'un réfrigérateur.La figure ci-dessous montre un schéma du moteur thermique.
base des moteurs thermiques actuels
Chaque de fonctionnement du moteur thermique en raison du moteur.Pour effectuer le travail qu'il doit sur chaque côté des lames de moteur ou la turbine piston était différence de pression.Cette différence est obtenue dans tous les moteurs thermiques de la façon suivante: la température du corps augmente de travail des centaines ou des milliers de degrés par rapport à la température ambiante.Dans les turbines à gaz et moteurs à combustion interne (ICE), la température augmente en raison du fait que le combustible est brûlé dans le moteur.Réfrigérateur peut agir dispositifs d'atmosphère ou à usage spécial pour condenser la vapeur et le refroidissement des déchets.Cycle de
cycle de Carnot
(processus cyclique) - un ensemble de changements dans l'état de gaz, à la suite de laquelle il retourne à son état d'origine (peut faire le travail).En 1824, le physicien français Sadi Carnot a montré qu'il est avantageux de cycle du moteur thermique (cycle de Carnot), qui se compose de deux processus - isotherme et adiabatique.La figure ci-dessous montre un graphique du cycle de Carnot: 1-2 et 3-4 - isotherme, 2-3 et 4-1 - adiabatique.
Conformément à la loi de conservation de l'énergie, le travail des moteurs thermiques, qui porte le moteur, est:
A = Q1- Q2,
où Q1 - la quantité de chaleur qui est produite à partir de l'appareil de chauffage, et Q2 - la quantité de chaleur qui estexpédiés au réfrigérateur.
rendement thermique est le rapport de la machine de travail A qui exécute le moteur de la quantité de chaleur qui est obtenu à partir de l'appareil de chauffage: = A / Q = (Q1- Q2) / Q1 de
= 1 - Q2 / Q1.
Dans "Réflexions sur la puissance motrice du feu et sur les machines qui sont en mesure de développer cette force" (1824) décrit le moteur thermique Carnot appelé "moteur thermique idéal avec un gaz idéal, qui est un organe de travail."En raison des lois de la thermodynamique peut calculer le rendement (le maximum possible) avec le dispositif de chauffage du moteur thermique dont la température T1, et un réfrigérateur à la température T2.Carnot rendement du moteur thermique est:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot a prouvé que ce que vous voulez est un moteur de la chaleur réelle qui fonctionne avec un appareil de chauffage avec une température T1 et un réfrigérateur avec une température T2 ne sont pas en mesure d'avoir un COP qui serait plus élevé que le rendement d'un moteur thermique (idéale).Moteur à combustion interne (ICE) moteur à combustion interne
quatre temps se compose d'un ou plusieurs cylindres, pistons, mécanisme à manivelle, des soupapes d'admission et d'échappement, l'étincelle.Cycle de travail
se compose de quatre mesures:
1) d'aspiration - mélange combustible circule à travers la soupape dans le cylindre;
2) compression - deux vannes sont fermées;
3) accident vasculaire cérébral - la combustion explosive du mélange de carburant;
4) échappement - les émissions d'échappement.Turbine à vapeur
dans la conversion d'énergie à turbine à vapeur est due à la différence de pression de vapeur d'eau sur l'entrée et la sortie.
puissance des turbines à vapeur modernes atteindre 1.300 MW.
Certains paramètres techniques de la capacité de la turbine à vapeur de 1200 MW Pression
- vapeur (frais) - 23,5 MPa.
- température de la vapeur - 540 ° C
- turbine consommation de vapeur - 3600 t / h.Vitesse
- Rotor - 3000 tr / min.Pression de la vapeur
- dans le condenseur - 3,6 kPa.Longueur
- de Turbine -. 47,9 m
- messe turbine -. 1900 m de moteur thermique
se compose d'un compresseur d'air, une chambre de combustion et de la turbine à gaz.Principe: l'air est aspiré dans le compresseur adiabatique de telle sorte que sa température monte à 200 ° C ou plus.En outre, l'air comprimé pénètre dans la chambre de combustion, où à la fois du carburant liquide à haute pression est alimenté - kérosène, Photog, huile.Lorsque de l'air de combustion est chauffé à une température de 1500 à 2000 ° C de, il se dilate et augmente sa vitesse.L'air se déplaçant à grande vitesse, et les produits de combustion sont dirigés vers la turbine.Après le passage d'une étape à des aubes de turbine à combustion donne son énergie cinétique.Une partie de l'énergie reçue par la turbine est de faire tourner le compresseur;le reste est consacré à la rotation du rotor du générateur, avion ou bateau hélice, les roues de la voiture.
turbines à gaz peuvent être utilisés en plus de la rotation des roues des véhicules d'hélices ou de navire et d'aéronef, comme le moteur à réaction.Air et les produits de combustion sont éjectés à grande vitesse de la turbine à gaz, de sorte que la poussée de jet, qui se produit au cours de ce processus, peuvent être utilisés pour déplacer les aéronefs (avion) et d'eau (bateau) navires, le transport ferroviaire.Par exemple, les turbopropulseurs ont avions AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Dream").Ainsi, la "Dream" à une vitesse de vol de 700-850 km / h est capable de transporter 250 tonnes de fret sur une distance de près de 15 000 km.Il est le plus grand avion de transport dans le monde.
problèmes environnementaux de machines thermiques
grande influence sur le climat a un état de l'atmosphère, en particulier la présence de dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau.Ainsi, la variation de la teneur en dioxyde de carbone entraîne une augmentation ou une diminution de l'effet de serre, dans lequel le dioxyde de carbone absorbe une partie de la chaleur qui rayonne dans l'espace de terre, les retards dans l'atmosphère, augmentant ainsi la température de surface et la basse atmosphère.Le phénomène de l'effet de serre joue un rôle crucial dans l'atténuation du changement climatique.En son absence, la température moyenne de l'atmosphère ne serait pas + 15 ° C et inférieure à 30-40 ° C
Il ya maintenant plus de 300 millions de divers types de véhicules, qui créent plus de la moitié de toute la pollution de l'air.
1 année dans l'atmosphère par les centrales thermiques de la combustion de carburant libéré 150 millions de tonnes d'oxydes de soufre, 50 millions de tonnes d'oxyde d'azote, de 50 millions de tonnes de cendres, 200 millions de tonnes de monoxyde de carbone, 3 millions de tonnes de Théon.
La composition de l'atmosphère comprend ozone, qui protège la vie sur terre contre les effets nocifs des rayons ultraviolets.. En 1982, George Farman, l'explorateur britannique, sur le trou d'ozone antarctique a été découvert - une réduction temporaire de l'ozone dans l'atmosphère.Au sommet de la trou d'ozone 7 Octobre 1987, la quantité d'ozone dans il a diminué de 2 fois.Le trou d'ozone est probablement apparue à la suite de facteurs anthropiques, y compris l'utilisation industrielle de Fréon contenant du chlore (CFC) qui appauvrissent la couche d'ozone.Cependant, l'étude de 1990.pas confirmé ce point de vue.Très probablement, l'émergence du trou d'ozone est pas lié aux activités humaines, et est un processus naturel.En 1992, le trou d'ozone de l'Arctique a été découvert.Si tous
recueillir couche d'ozone atmosphérique à la surface de la terre et à épaissir la densité de l'air à la pression atmosphérique et à une température de 0 ° C, l'épaisseur du bouclier d'ozone est seulement 2 à 3 mm!Voilà l'ensemble du conseil.
peu d'histoire ...
- Juillet 1769.Dans l'ingénieur Paris Meudon parc militaire NZ Kyunyo de «wagon d'incendie", qui était équipé d'un moteur à vapeur à deux cylindres, conduit à quelques dizaines de mètres.
- 1,885.Karl Benz, un ingénieur allemand, construit la première automobile à essence quatre roues puissance de 0,66 kW Motorwagen de, dont 29 Janvier 1886 a reçu un brevet.Vitesse de la machine atteint 15-18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, inventeur allemand, a fait le transpalette avec une cylindrée de 2,9 kW (4 chevaux) de la voiture.Sa vitesse de pointe est de 10 km / h capacités dans divers modèles allant de 2 à 5 tonnes.
- 1,899.Belge K. Zhenattsi dans sa voiture, "Jamet Contant" ("jamais satisfait") pour la première fois franchi la vitesse de la ligne de 100 kilomètres.
exemples de résolution de problèmes moteur thermique
Groupe 1. de la température de chauffage idéal est égale à 2000 K, et la température du réfrigérateur - 100 ° CDéterminer l'efficacité.
décision : formule
qui détermine l'efficacité d'un moteur thermique (maximum):
n = T1-T2 / T1.
n = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
réponse: l'efficacité du moteur de - 81%.
Tâche 2. Dans le moteur thermique lors de la combustion du carburant a été obtenu 200 kJ de chaleur transférée au réfrigérateur et 120 kJ de chaleur.Quel est le rendement du moteur?
Solution: formule de
de pour déterminer l'efficacité de ce type est:
n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
réponse: le rendement du moteur thermique de - 40%.
Tâche 3. Quelle est l'efficacité d'un moteur thermique, si le corps de travail après avoir reçu la quantité de chaleur à partir de l'appareil de chauffage pour effectuer le travail de 1,6 MJ 400 kJ?Quelle quantité de chaleur a été transféré au réfrigérateur?
Solution:
efficacité peut être déterminée par la formule N =
A / Q1.
n = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
réfrigérateur Transmis quantité de chaleur peut être déterminée par la formule
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J. réponse
: moteur thermique de a une efficacité de 25%;la quantité de chaleur transférée au réfrigérateur - 1,2 x 106 J.
