reikia naudoti mechaninės energijos gamyba lėmė terminių mašinų.
prietaisas šilumos varikliai
šiluminis variklis (šiluminis variklis) - už konvertavimą vidaus energiją į mechaninę energiją prietaisas.
Bet šiluminis variklis turi šildytuvą, darbo skystis (dujų arba garų), kuri atlieka darbą šildymui (sukasi turbinos velenas, stūmoklio juda, ir tt) ir šaldytuvas.Paveikslas apačioje parodo šilumos variklio schemą.
pagrindas dabartinių šiluminiais varikliais
Kiekvienas šilumos variklio veikimui variklio.Norėdami atlikti šį darbą jam reikia abiejose stūmoklio variklio ar turbinų menčių pusėje buvo slėgių skirtumas.Šis skirtumas yra pasiekiamas visose šiluminiais varikliais taip: iš darbo kūno temperatūra pakyla šimtus ar tūkstančius laipsnių, lyginant su aplinkos temperatūros.Dujų turbinose ir vidaus degimo varikliams (ICE), temperatūra pakyla dėl to, kad kuro yra sudeginama variklio viduje.Šaldytuvas gali veikti oro ar specialios paskirties įrenginius kondensaciniams ir aušinimo atliekų garą.
Karno ciklas
ciklas (ciklinis procesas) - tai pokyčių dujų narės nustatytas, kaip rezultatas, iš kurių jis grįžta į pradinę būseną (galima padaryti darbą).1824, prancūzų fizikas Sadi Karno parodė, kad ji yra naudinga šilumos variklio cikle (Karno ciklas), kuris susideda iš dviejų procesų - izoterminis ir adiabatinius.Paveiksle pavaizduotas Karno ciklas grafikas: 1-2 ir 3-4 - izoterma, 2-3 ir 4-1 - adiabatinius.
Pagal energijos tvermės praktiką šiluminiais varikliais darbas, kuri atlieka variklį, yra:
A = Q1- Q2,
kur Q1 - šilumos kiekis, kuris yra pagamintas iš šildytuvo, ir Q2 - šilumos kiekis, kuris yrasiunčiami į šaldytuvą.
šiluminis efektyvumas yra darbo MACHINE A, kuris vykdo variklį į šilumos kiekį, kuris gaunamas iš šildytuvo santykis:
η = A / Q = (Q1- Q2) / K1 = 1 - Q2 / Q1.
Į "Mintys apie varomosios jėgos ugnies ir ant mašinų, kurios galėtų plėtoti šią jėgą" (1824) aprašė Karno šiluminis variklis, pavadintą "Idealus variklis šilumos su idealiųjų dujų, kuris yra darbo kūno."Dėl termodinamikos galima apskaičiuoti efektyvumą (maksimali įmanoma) su šilumos variklio šildytuvą, kuris turi temperatūros T1, ir šaldytuve su temperatūros T2 įstatymus.Karno šiluminis variklis efektyvumas yra:
ηmax = (t1 - t2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Karno įrodė, kad tai, ką jūs norite, tai tikra šilumos variklis, kuris veikia su kaitintuvo su temperatūros T1 ir šaldytuvas su temperatūros T2 negali turėti policininkas, kuris būtų didesnis nei šilumos varikliu (idealaus) efektyvumą.
vidaus degimo variklis, (ICE)
keturių taktų vidaus degimo variklis, susideda iš vieno arba daugiau cilindrų, stūmoklių, švaistiklio mechanizmas, įsiurbimo ir išmetimo vožtuvų, kibirkšties.
darbo ciklą sudaro keturias priemones:
1) siurbimo - degios mišinys teka pro cilindro vožtuvas;
2) suspaudimas - abu ventiliai uždaryti;
3) insultas - sprogmuo degimo kuro mišinio;
4) išmetimo - išmetamųjų dujų.
garo turbina garo turbinos energijos konversija įvyksta dėl slėgių skirtumo vandens garų įleidimo ir išleidimo.
galia šiuolaikinių garo turbinų pasiekti 1300 MW.
kai kurie techniniai parametrai garo turbinos galia 1200 MW
- Vapor slėgis (šviežios) - 23,5 MPa.
- garo temperatūra - 540 ° C
- vartojimo garo turbina - 3600 t / h.
- Rotoriaus greitis - 3000 aps / min.
- garo slėgis kondensatoriuje - 3,6 kPa.
- ilgis Turbine -. 47,9 m
- Mišios turbina -. 1900 m
šiluminis variklis susideda iš oro kompresorius, degimo kameroje ir dujų turbina.Principas: oro išsiurbimas į kompresorių adiabatiškai taip, kad jo temperatūra pakyla iki 200 ° C, ar daugiau.Be to, suspausto oro patenka į degimo kamerą, kur tiek aukšto slėgio skystasis kuras tiekiamas - žibalas, Photog, alyvos.Kai degimo oras yra kaitinamas iki 1500-2000 ° C temperatūroje, jis plečiasi ir didina savo greitį.Oro juda dideliu greičiu, o degimo produktai yra nukreipiamos į turbiną.Po perėjimo iš vieno etapo į degimo turbinų menčių duoti savo kinetinę energiją.Dalis pagal turbinos gautos energijos yra pasukti kompresorius;likusi dalis yra išleidžiama rotoriaus generatoriaus, sraigto orlaivio ar laivo, į automobilio ratų sukimosi.
dujų turbinos gali būti naudojamas kartu su iš automobilių ir orlaivių propelerių ar laivo ratų sukimosi, kaip reaktyvinių variklių.Oro ir degimo produktai yra išstumiamas dideliu greičiu nuo dujų turbinos, todėl srove trauka, kuri atsiranda šio proceso metu, gali būti naudojami perkelti orlaivio (lėktuvo) ir vandens (laivu laivams), geležinkelio transportas.Pavyzdžiui, turbosraigtinius turėti lėktuvą An-24, An-124 ("Ruslanas"), AN-225 ("sapnas").Taigi, "Svajonių" ne skrydžio greitis 700-850 km / h yra pajėgi vykdyti 250 tonų krovinių per beveik 15 000 km atstumu.Tai didžiausias transportinis lėktuvas pasaulyje.
Aplinkos problemos šiluminių mašinų
didelę įtaką klimatui turi atmosferos būklę, ypač anglies dioksido ir vandens garų buvimą.Taigi, anglies dioksido kiekio pokytis lemia padidėjimo arba sumažėjimo šiltnamio efekto, kuriame anglies dioksidas absorbuoja kai šilumos spinduliuoja į žemę erdvėje, vėlavimų atmosferoje ir taip padidina paviršiaus temperatūrą ir mažesnį atmosferą.Dėl šiltnamio efekto reiškinys vaidina svarbų vaidmenį švelninant klimato kaitą.Jos nėra, vidutinė temperatūra atmosferos nebūtų +15 ° C temperatūroje, ir mažesnis 30-40 ° C.
Dabar yra daugiau kaip 300 milijonų įvairių tipų transporto priemonių, kurios sukuria daugiau kaip pusė visų oro taršos.
1 metų į atmosferą iš šiluminių elektrinių kuro deginimo išleido 150 milijonų tonų sieros oksidų, 50 milijonų tonų azoto oksidų, 50 milijonų tonų pelenų, 200 milijonų tonų anglies monoksido, 3 milijonų tonų Theon.
Iš atmosferos sudėtį įeina ozonas, kuris apsaugo visą gyvybę Žemėje nuo žalingo ultravioletinių spindulių poveikio.1982 m., George'as Farman, britų tyrinėtojas, per ozono skylė virš Antarktidos buvo atrastas - laikinai sumažinti ozono atmosferoje.Tuo ozono skylė 1987 spalio 7 piko ir ozono kiekis jame sumažėjo 2 kartus.Ozono skylė tikriausiai kilo dėl antropogeninių veiksnių, įskaitant pramoniniam naudojimui chloro turinčių freono (CFC), kurios ardo ozono sluoksnį rezultatas.Tačiau 1990 m tyrimas.nepatvirtino šios nuomonės.Labiausiai tikėtina, kad ozono skylė atsiradimas nėra susijęs su žmogaus veikla, o natūralus procesas.1992, Arkties ozono skylė buvo atrasta.Jei visi
surinkti atmosferos ozono sluoksnį žemės paviršiaus ir sustorėti jį į oro tankumo esant atmosferiniam slėgiui ir 0 ° C temperatūroje ir kad ozono skydo storis yra tik 2-3 mm!Štai visa lenta.
tiek istorijos ...
- liepa 1769.Paryžiaus parkas Meudon karo inžinierius NZ Kyunyo į "gaisro vagonas", kuri buvo įrengta dviejų cilindrų garo variklis, važiavo kelias dešimtis metrų.
- 1885.Karl Benz, Vokietijos inžinierius, pastatyta pirmoji keturių ratų automobilių benzino Motorwagen galia 0,66 kW, kuris Sau 29, 1886 gautą patentą.Mašinos greitis siekia 15-18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, vokiečių išradėjas, pagamintas Vežimėlis su variklio darbinis tūris 2,9 kW (4 arklio galių) iš automobilio.Jo maksimalus greitis buvo 10 km / h, talpa įvairių modelių svyruoja nuo 2 iki 5 tonų.
- 1899.Belgijos K. Zhenattsi savo automobilį, "JAMET Contant" ("niekada patenkintas") pirmą kartą kirto 100 kilometrų geležinkelio linijos greitis.
pavyzdžiai sprendžiant problemas
Užduotis 1. šildytuvas temperatūra idealiai šiluminis variklis yra lygus 2000 K, šaldytuvas temperatūra - 100 ° CNustatykite efektyvumą.
sprendimas :
formulė, kuri nustato šilumos varikliu (didžiausia) Efektyvumas:
N = T1-T2 / T1.
n = (2000 K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
Atsakymas: variklis efektyvumas - 81%.
Užduotis 2. šilumos variklis per kuro degimo buvo gautas 200 kJ šilumos perkeliamas į šaldytuvą ir 120 kJ šilumos.Kas yra variklio efektyvumas?
Sprendimas:
formulė nustatant šio tipo efektyvumą yra:
N = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Atsakymas: šiluminis variklis efektyvumas - 40%.
Užduotis 3. Kas yra šilumos variklio efektyvumas, jei dirba kūno gavusi šilumos kiekį iš šildytuvo atlikti 1,6 MJ 400 kJ darbą?Kiek šilumos buvo perkelta į šaldytuvą?
Sprendimas:
efektyvumas gali būti nustatomas pagal formulę
N = A / Q1.
n = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
plintančių šaldytuvas šilumos kiekis gali būti nustatomas pagal formulę
Q1 - A = Q2.
K2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Atsakymas: šiluminis variklis turi 25% efektyvumą;šilumos kiekis perkeliamas į šaldytuvą - 1,2 x 106 J.
