necessità di impiego di energia meccanica nella produzione ha portato a macchine termiche.Motore
calore motori termici dispositivo
(motore termico) - un dispositivo per convertire l'energia interna in energia meccanica.
Qualsiasi motore termico ha una stufa, il fluido di lavoro (gas o vapore), che svolge un lavoro mediante riscaldamento (ruota un albero di turbina, il pistone si muove, e così via) e frigorifero.La figura mostra un diagramma del motore termico.
base dei motori termici attuali
Ogni funzionamento del motore termico a causa del motore.Per eseguire il lavoro che deve ai lati delle pale dei motori a pistoni o turbina era differenza di pressione.Questa differenza è raggiunto in tutti i motori termici come segue: la temperatura del corpo di lavoro aumenta centinaia o migliaia di gradi rispetto alla temperatura ambiente.In turbine a gas e motori a combustione interna (ICE), la temperatura aumenta a causa del fatto che il combustibile viene bruciato nel motore.Frigorifero può agire dispositivi atmosfera o per un fine particolare per condensare il vapore e il raffreddamento dei rifiuti.Ciclo di Carnot
ciclo
(processo ciclico) - una serie di cambiamenti nello stato di gas, a seguito della quale ritorna al suo stato originale (può fare il lavoro).Nel 1824, fisico francese Sadi Carnot dimostrato che è vantaggioso ciclo motore termico (ciclo di Carnot), che consiste di due processi - isotermica e adiabatica.La figura seguente mostra un grafico del ciclo di Carnot: 1-2 e 3-4 - isotermico, 2-3 e 4-1 - adiabatica.
In conformità con la legge della conservazione dell'energia, il lavoro dei motori termici, che porta il motore, è:
A = 1T, 2T,
dove Q1 - la quantità di calore che viene prodotto dalla stufa, e Q2 - la quantità di calore che èconsegnato al frigorifero.
efficienza termica è il rapporto tra la macchina di lavoro A che esegue il motore alla quantità di calore che si ottiene dal riscaldatore:
η = A / Q = (1T, 2T) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
In "Pensieri sulla forza motrice del fuoco e su macchine che sono in grado di sviluppare questa forza" (1824) ha descritto la Macchina di Carnot chiamato "motore termico ideale con un gas ideale, che è un corpo di lavoro."A causa delle leggi della termodinamica può calcolare l'efficienza (il massimo possibile) con il riscaldatore motore termico che ha una temperatura T1, e un frigorifero con temperatura T2.Carnot efficienza del motore termico è:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot dimostrato che ciò che si desidera è un vero motore termico che opera con un riscaldatore con una temperatura T1 e frigorifero con una temperatura T2 non è in grado di avere un COP che sarebbe superiore alla efficienza di un motore endotermico (ideale).
motore a combustione interna (ICE)
quattro tempi motore a combustione interna è costituita da uno o più cilindri, pistoni, manovellismo, valvole di aspirazione e di scarico, scintilla.Ciclo di lavoro
consiste di quattro misure:
1) di aspirazione - miscela combustibile fluisce attraverso la valvola nel cilindro;
2) compressione - entrambe le valvole chiuse;
3) Corsa - la combustione esplosiva della miscela combustibile;
4) Scarico - le emissioni allo scarico.
turbina a vapore nella conversione dell'energia turbina a vapore verifica a causa della differenza di pressione del vapore acqueo in ingresso e uscita.Potere
delle moderne turbine a vapore raggiungere 1.300 MW.
Alcuni parametri tecnici di capacità turbina a vapore di 1200 MW
- Pressione di vapore (fresco) - 23,5 MPa.
- temperatura del vapore - 540 ° C.
- turbina a vapore consumo - 3600 t / h.Velocità
- rotore - 3000 giri / min.
- pressione del vapore nel condensatore - 3.6 kPa.Lunghezza
- di Turbine -. 47,9 m turbina
- Messa -. 1900 m
è costituito da un compressore d'aria, una camera di combustione e la turbina a gas.Principio: l'aria viene aspirata nel compressore adiabatico modo che la sua temperatura aumenta a 200 ° C o più.Inoltre, l'aria compressa entra nella camera di combustione, dove viene fornito sia combustibile liquido ad alta pressione - kerosene, Photog, olio.Quando l'aria di combustione viene riscaldata ad una temperatura di 1500-2000 ° C, si espande e aumenta la sua velocità.L'aria si muove ad alta velocità, ed i prodotti della combustione sono dirette nella turbina.Dopo il passaggio da una fase palette di turbina di combustione dare la sua energia cinetica.Una parte dell'energia ricevuta dalla turbina è ruotare il compressore;il resto viene speso per la rotazione del rotore del generatore, velivoli ad elica o nave, le ruote della macchina.Turbine a gas
possono essere utilizzati in aggiunta alla rotazione delle ruote delle eliche di auto e aereo o nave, come il motore a reazione.Aria e prodotti della combustione vengono espulsi ad alta velocità dalla turbina a gas, quindi la spinta del getto, che si verifica durante questo processo, possono essere utilizzati per spostare aeromobile (aereo) e acqua (barca) navi, trasporto ferroviario.Ad esempio, turboelica hanno aereo AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Dream").Pertanto, il "sogno" ad una velocità di volo di 700-850 km / h è in grado di trasportare 250 tonnellate di carico su una distanza di circa 15 000 km.È il più grande velivolo da trasporto del mondo.
problemi ambientali delle macchine termiche
grande influenza sul clima ha uno stato dell'atmosfera, in particolare la presenza di biossido di carbonio e vapore acqueo.Pertanto, la variazione di contenuto di anidride carbonica porta ad un aumento o diminuzione dell'effetto serra, in cui l'anidride carbonica assorbe parte del calore che irradia nello spazio terra, ritardi nell'atmosfera in modo da aumentare la temperatura della superficie e la bassa atmosfera.Il fenomeno dell'effetto serra gioca un ruolo cruciale nella mitigazione del cambiamento climatico.In sua assenza, la temperatura media dell'atmosfera non sarebbe +15 ° C e inferiore di 30-40 ° C.
Ora ci sono più di 300 milioni di vari tipi di veicoli, che creano più della metà di tutto l'inquinamento atmosferico.
1 anno in atmosfera dagli impianti termoelettrici dalla combustione del carburante liberato 150 milioni di tonnellate di ossidi di zolfo, 50 milioni di tonnellate di ossidi di azoto, 50 milioni di tonnellate di cenere, 200 milioni di tonnellate di monossido di carbonio, 3 milioni di tonnellate di Teone.
La composizione dell'atmosfera comprende ozono, che protegge la vita sulla Terra dagli effetti nocivi dei raggi ultravioletti.. Nel 1982, George Farman, l'esploratore britannico, sopra il foro dell'ozono sopra l'Antartide è stato scoperto - una riduzione temporanea di ozono nell'atmosfera.Al picco del buco nell'ozono 7 ottobre 1987 la quantità di ozono in esso è diminuito di 2 volte.Il buco dell'ozono è probabilmente sorto a causa di fattori di origine antropica, compreso l'uso industriale di cloro contenenti freon (CFC) che riducono lo strato di ozono.Tuttavia, lo studio del 1990.non ha confermato questo punto di vista.Molto probabilmente, l'emergere del buco dell'ozono non è correlato alle attività umane, ed è un processo naturale.Nel 1992, il buco dell'ozono è stato scoperto artica.Se tutti
raccogli strato di ozono atmosferico nella superficie della terra e addensare alla densità dell'aria a pressione atmosferica e alla temperatura di 0 ° C, lo spessore dello scudo dell'ozono è solo 2-3 mm!Questo è l'intero Consiglio.
po 'di storia ...
- luglio 1769.Nel ingegnere Parigi parco Meudon militare NZ Kyunyo a "carro di fuoco", che era dotata di un motore a vapore a due cilindri, ha guidato a poche decine di metri.
- 1885.Karl Benz, un ingegnere tedesco, costruì la prima a quattro ruote a benzina automobilistica potere Motorwagen di 0,66 kW, che 29 Gen 1886 ha ricevuto un brevetto.Velocità della macchina raggiunge 15-18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, inventore tedesco, ha fatto il transpallet con una cilindrata di 2,9 kW (4 CV) dalla macchina.La velocità massima 10 km / h, la capacità in vari modelli da 2 a 5 tonnellate.
- 1899.Belga K. Zhenattsi nella sua macchina, "Jamet Contant" ("non soddisfatto"), per la prima volta ha attraversato la velocità di linea di 100 chilometri.
Esempi di risolvere i problemi
Task 1. temperatura del riscaldatore motore termico ideale è pari a 2000 K, e temperatura del frigorifero - 100 ° C.Determinare l'efficienza.
decisione : formula
che determina l'efficienza di un motore endotermico (massimo):
N = T1-T2 / T1.
N = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
Risposta: l'efficienza del motore - 81%.
Task 2. Nel motore calore durante la combustione di combustibile è stato ottenuto 200 kJ di calore trasferita al frigorifero e 120 kJ di calore.Qual è l'efficienza del motore?
Soluzione: formula
per determinare il rendimento di questo tipo è:
n = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 · 105 J - 1.2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Risposta: l'efficienza del motore termico - 40%.
Task 3. Qual è l'efficienza di un motore termico, se il corpo di lavoro dopo aver ricevuto la quantità di calore dal riscaldatore per eseguire il lavoro di 1,6 MJ 400 kJ?Quanto calore è stato trasferito al frigorifero?
Soluzione: efficienza
può essere determinato dalla formula
N = A / Q1.
n = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
quantità frigorifero Trasmesso di calore può essere determinato dalla formula
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 risposta J.
: motore termico ha un'efficienza del 25%;la quantità di calore trasferita al frigorifero - 1.2 x 106 J.
