מכונה תרמית: יעילות עבודת מחזור .בעיות סביבתיות של מכונות תרמית .מה זה -מנוע חום אידיאלי ?

צריך לשימוש באנרגיה מכאנית בייצור הוביל למכונות תרמית.מנוע

חום

מנועי חום מכשיר (מנוע חום) - מכשיר להמרת אנרגיה פנימית לאנרגיה מכאנית.יש

כל מנוע חום תנור, נוזל עובד (גז או אדים), אשר מבצע עבודה על ידי חימום (מסתובב פיר טורבינה, מהלכי הבוכנה, וכן הלאה) ומקרר.האיור להלן מציג תרשים של מנוע החום.בסיס

של המנועים הנוכחיים חום

כל תפקוד מנוע חום עקב המנוע.כדי לבצע את העבודה שהוא צריך בכל צד של להבי מנוע בוכנה או טורבינה היה הבדל לחץ.הבדל זה שהושג בכל מנועי החום כדלקמן: הטמפרטורה של גוף העבודה עולה מאות או אלפי מעלות בהשוואה לטמפרטורת הסביבה.בטורבינות גז ומנועי בעירה פנימיות (ICE), הטמפרטורה עולה בשל העובדה שהדלק נשרף בתוך המנוע.מקרר יכול לפעול התקני אווירה או למטרה מיוחדת לעיבוי וקירור קיטור פסולת.מחזור

קרנו מחזור

(תהליך מחזורי) - סט של שינויים במצב של גז, שכתוצאה מהם הוא חוזר למצבו המקורי (יכול לעשות את העבודה).בשנת 1824, פיזיקאי הצרפתי סאדי קרנו הראה כי יש יתרון למחזור מנוע חום (מחזור קרנו), אשר מורכב משני תהליכים - בידוד תרמי וadiabatic.האיור להלן מציג גרף של המחזור קרנו: 1-2 ו3-4 - האיזותרמה, 2-3 ו4-1 - adiabatic.

בהתאם לחוק שימור האנרגיה, העבודה של מנועי חום, אשר נושאת את המנוע, היא:

= Q1- Q2,

בי Q1 - כמות החום שמופקת מהתנור, וQ2 - כמות החום שהואנידון למקרר.יעילות תרמית
היא היחס של המכונה העבודה שמבצעת את המנוע לכמות החום המתקבלת מהתנור: = / Q = (Q1- Q2) / Q1 η

= 1 - Q2 / Q1.

ב" מחשבות על כוח המניע של אש ועל מכונות שמסוגלות לפתח כוח זה "(1824) תאר את מנוע החום קרנו בשם" מנוע חום אידיאלי עם גז אידיאלי, שהיא גוף עובד. "בשל חוקי תרמודינמיקה יכולה לחשב את היעילות (מקסימום האפשרי) עם דוד חום מנוע שבו יש T1 טמפרטורה, ומקרר עם T2 טמפרטורה.יעילות מנוע חום קרנו היא:

ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.

סאדי קרנו הוכיח כי מה שאתה רוצה הוא מנוע חום אמיתי שפועל עם תנור עם T1 טמפרטורה ומקרר עם T2 טמפרטורה לא מסוגל להיות שוטר שיהיה גבוה מהיעילות של מנוע חום (אידיאלי).מנוע בעירה הפנימי מנוע

(ICE)

ארבע פעימות בעירה פנימית מורכב מאחד או יותר צילינדרים, בוכנות, מנגנון ארכובה, שסתומי יניקה ופליטה, ניצוץ.מחזור העבודה

מורכב מארבעת צעדים:) יניקה 1

- תערובת דליקה זורמת דרך השסתום בגליל;2) דחיסה
- שני השסתומים סגורים;
3) שבץ - בעירת הנפץ של תערובת הדלק;4
) פליטה - גזי פליטה.טורבינת קיטור

בהמרת אנרגיית טורבינת הקיטור מתרחשת עקב הפרשי לחץ של אדי מים על הכניסה והיציאה.כוח
של טורבינות קיטור מודרניות להגיע 1,300 מגה וואט.

כמה פרמטרים טכניים של קיבולת טורבינת קיטור של 1200 MW לחץ

• החמקן (טריים) - 23.5 מגפ"ס.טמפרטורת קיטור
• - 540 מעלות צלסיוסטורבינת קיטור
• צריכת - 3600 t / h.מהירות
• רוטור - 3000 סל"ד / min.לחץ קיטור
• בקבל - 3.6 kPa.אורך
• של טורבינה -. 47.9 מ 'טורבינת
• ההמונית
-. 1,900 מ'

מורכב ממדחס אוויר, תא בעירה וטורבינת הגז.עיקרון: אוויר נשאב לתוך המדחס adiabatically כך שהטמפרטורה שלו עולה ל 200 מעלות צלזיוס או יותר.יתר על כן, האוויר הדחוס נכנס לתא הבעירה, שבו שניהם בדלק נוזלי בלחץ גבוה מסופק - נפט, photog, שמן.כאשר אוויר בעירה מחומם לטמפרטורה של C ° 1500-2000, הוא מתרחב ומגדיל את מהירותה.האוויר נע במהירות גבוהה, ואת המוצרים של בעירה מופנים לטורבינה.לאחר מעבר משלב אחד ללהבי טורבינת הבעירה לתת האנרגיה הקינטית שלו.חלק מהאנרגיה שקיבלה הטורבינה הוא לסובב את המדחס;היתרה הוא בילה על הסיבוב של הרוטור גנרטור, מטוסי מדחף או ספינה, הגלגלים של המכונית.טורבינות גז

יכולות לשמש בנוסף לסיבוב של הגלגלים של המכונית ומדחפי מטוס או ספינה, כמו מנוע הסילון.מוצרי אוויר ובעירה נפלטים במהירות גבוהה מטורבינת הגז, כך דחף הסילון, אשר מתרחש במהלך תהליך זה, ניתן להשתמש כדי להעביר מטוסים (מטוס) וספינות מים (סירה), תחבורת רכבות.לדוגמא, יש לי turboprops מטוסים-24, 124-("רוסלן"),-225 ("חלום").לפיכך, "החלום" במהירות טיסה של 700-850 קילומטר / שעה הוא מסוגל לשאת 250 טון המטען על פני מרחק של כמעט 15 קילומטר 000.זה מטוסי התובלה הגדולים ביותר בעולם.יש בעיות סביבתיות של מכונות תרמי השפעה רבה

על אקלים מצב של האווירה, במיוחד הנוכחות של פחמן דו חמצני ואדי מים.כך, השינוי בתוכן פחמן דו חמצני מוביל לעלייה או ירידה באפקט החממה, שבו פחמן דו חמצני סופגת חלק מהחום שמקרין לתוך חלל כדור הארץ, עיכובים באווירה ובכך מגדילים את טמפרטורת פני השטח ואטמוספרה התחתונה.תופעת אפקט החממה ממלאת תפקיד מכריע במקלי שינוי האקלים.בהיעדרו, הטמפרטורה הממוצעת של האטמוספרה לא תהיה +15 מעלות צלזיוס ונמוכה ב 30-40 מעלות צלסיוס

עכשיו יש יותר מ -300 מיליון של סוגים שונים של כלי רכב, שיוצרים יותר ממחצית מכל זיהום האוויר.

1 שנה לאטמוספרה מתחנות כוח תרמיות משריפת הדלק שוחררה 150 מ'טונות של תחמוצות גופרית, 50 מ'טונות של תחמוצת חנקן, 50 מ'טונות של אפר, 200 מ'טונות של פחמן חד חמצני, 3 מ'טונות של Theon.

הרכב האטמוספרה כולל אוזון, המגן על כל החיים על פני כדור הארץ מפני ההשפעות המזיקות של קרני אולטרה סגול.. בשנת 1982, ג'ורג 'פארמן, החוקר הבריטי, מעל החור באוזון באנטארקטיקה התגלה - הפחתה זמנית של אוזון באטמוספרה.בשיאו של החור באוזון 7 אוקטובר 1987 הסך של אוזון בזה ירד ב 2 פעמים.החור באוזון הוא כנראה התעורר כתוצאה מגורמים אנתרופוגניים, כוללים שימוש תעשייתי של פריאון המכיל כלור (CFC) הפוגעים בשכבת האוזון.עם זאת, המחקר 1990.לא אישר את הדעה הזאת.סביר להניח, את הופעתה של החור באוזון היא לא קשורה לפעילות אנושית, וזהו תהליך טבעי.בשנת 1992, החור באוזון הארקטי התגלה.אם כל

לאסוף שכבת אוזון באטמוספרה בשטח של כדור הארץ ולעבות אותו לצפיפות של אוויר בלחץ אטמוספרי וטמפרטורה של 0 מעלות צלזיוס, העובי של מגן האוזון הוא רק 2-3 מ"מ!זה כל הלוח.

קצת ההיסטוריה ...

• יולי 1769.במהנדס פריז פרק Meudon הצבאי NZ Kyunyo ל" עגלת אש ", שהיה מצויד במנוע קיטור שני צילינדרים, נסע כמה עשרות מטרים.
• 1885.קרל בנץ, מהנדס גרמני, בנה את הכח הראשון ארבעת גלגלי רכב בנזין Motorwagen של 0.66 קילוואט, אשר 29 ינואר 1886 קיבל פטנט.מהירות מכונת מגיעה 15-18 קילומטר / שעה.
• 1891.גוטליב דיימלר, ממציא גרמני, הפך את עגלות עם נפח מנוע של 2.9 כ"ס (4 כוח סוס) מהמכונית.במהירות השיא שלה היה 10 קילומטר / שעה, קיבולת במודלים שונים, החל 2-5 טונות.
• 1899.ק Zhenattsi הבלגי במכוניתו, "Jamet contant" ("אף פעם לא מרוצה") בפעם הראשונה חצה את מהירות קו 100 הק"מ.דוגמאות

של פתרון בעיות מנוע

המשימה 1. טמפרטורת תנור אידיאלי חום שווה עד 2000 K, וטמפרטורת מקרר - 100 מעלות צלסיוסלקבוע את יעילות.

החלטה: נוסחת
הקובע את היעילות של מנוע חום (מרבי):

n = T1-T2 / T1.
N = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0.81.יעילות מנוע - 81%:

תשובה.

המשימה 2. במנוע החום במהלך הבעירה של דלק הושג 200 kJ של חום הועבר למקרר ו -120 kJ של חום.מה היא את היעילות של המנוע?

פתרון: נוסחת
לקביעת היעילות מסוג זה הוא:

n = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 · 105 J - 1.2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0.4.יעילות מנוע חום - 40%:

תשובה.

משימה 3. מה היא את היעילות של מנוע חום, אם הגוף עובד לאחר שקבלה את כמות החום מהתנור כדי לבצע את העבודה של 1.6 MJ 400 kJ?כמה חום הועבר למקרר?

פתרון: יעילות
יכול להיקבע על ידי הנוסחה

n = / Q1.

n = 0,4

· 106 J / 1,6 · 106 J = 0.25.סכום מקרר מועבר

של חום יכול להיקבע על ידי הנוסחה

Q1 - = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0.4 · 106 J = 1.2 התשובה × 106 ג '
: יש מנוע חום יעילות של 25%;כמות החום שהועברה למקרר - 1.2 x 106 ג '