nepieciešams mehāniskās enerģijas ražošanas izraisīja termiskās mašīnām.
ierīce siltuma dzinēji
siltuma dzinējs (siltuma dzinējs) - ierīce, kas pārveido iekšējo enerģiju mehāniskajā enerģijā.
Jebkuram karstuma motoram ir sildītājs, darba šķidruma (gāzes vai tvaiku), kas veic darbu ar apkuri (rotē turbīnu vārpstu, virzuļu kustas, un tā tālāk), un ledusskapis.Nākamajā attēlā ir shematiski attēlots siltuma dzinēju.
pamatojoties uz pašreizējo siltuma dzinējiem
Katrs siltuma dzinēja darbību sakarā ar dzinēju.Lai veiktu darbu, viņam nepieciešams abās pusēs virzuļdzinēja vai turbīnu lāpstiņu bija spiediena starpība.Šī atšķirība ir sasniegts visās siltuma dzinējiem šādi: temperatūra darba ķermeņa paceļas simtiem vai tūkstošiem grādiem salīdzinājumā ar apkārtējās vides temperatūru.Gāzes turbīnas un iekšdedzes dzinēju (ICE), temperatūra pieaug sakarā ar to, ka degviela tiek dedzināta iekšpusē motoru.Ledusskapis var darboties atmosfēru vai mērķsaistītus ierīces kondensācijas un atkritumu tvaiku dzesēšanas.
Carnot cikls
cikls (ciklisks process) - kopums izmaiņu stāvokļa gāzi, kā rezultātā tā atgriežas sākotnējā stāvoklī (var darīt darbu).In 1824, franču fiziķis Sadi Carnot parādīja, ka tas ir izdevīgi siltuma motora cikla (Carnot cikls), kas sastāv no diviem procesiem - izotermisks un adiabatic.Nākamajā attēlā redzams grafika Carnot cikla: 1-2 un 3-4 - izoterma, 2-3 un 4-1 - adiabatiskā.
Saskaņā ar likumu saglabāšanas enerģijas, darbs siltuma dzinēju, kas veic dzinēju, ir:
A = Q1- Q2,
kur Q1 - siltuma daudzums, kas tiek ražots no sildītāja, un Q2 - siltuma daudzums, kas irnosūtīti uz ledusskapi.
termiskā efektivitāte ir attiecība starp darba MACHINE A kas izpilda dzinēju uz siltumenerģijas daudzumu, kas tiek iegūts no sildītāja:
η = A / Q = (Q1- Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
In "Domas par dzinējspēka uguns un par mašīnām, kas spēj attīstīt šo spēku" (1824) aprakstīja Carnot siltuma dzinēju sauc par "ideālu siltuma dzinējs ar ideālu gāzi, kas ir darba struktūra."Sakarā ar likumiem termodinamikas var aprēķināt efektivitāti (maksimālais iespējamais) ar siltuma dzinēja sildītāju, kas ir temperatūras T1, un ledusskapis ar temperatūras T2.Karno cikla siltuma dzinēja efektivitāte ir:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot pierādīts, ka tas, ko jūs vēlaties, ir reāls siltuma dzinējs, kas darbojas ar sildītāju ar temperatūras T1 un ledusskapis ar temperatūras T2, nav spējīgs būt COP, kas būtu augstāks nekā efektivitātes siltuma dzinēju (ideāls).
iekšdedzes dzinējs (ICE)
četrtaktu iekšdedzes dzinējs sastāv no viena vai vairākiem cilindriem, virzuļa, klaņa mehānismu, ieplūdes un izplūdes vārstu, dzirksteli.
darba cikls sastāv no četriem pasākumiem:
1) sūknēšanas - degošs maisījums plūst caur vārstu cilindrā;
2) kompresijas - abiem vārstiem slēgts;
3) stroke - sprāgstvielas degvielas maisījuma sadegšanas;
4) izplūdes - izplūdes gāzu emisiju.
tvaika turbīna ar tvaika turbīnas enerģijas pārveidi rodas sakarā ar spiediena starpības ūdens tvaiku uz ieplūdes un izplūdes.
spēks mūsdienu tvaika turbīnu sasniegs 1300 MW.
Daži tehniskie parametri tvaika turbīnu jaudu 1200 MW
- tvaika spiediens (svaigs) - 23,5 MPa.
- tvaika temperatūra - 540 ° C.
- patēriņš tvaika turbīna - 3600 t / h.
- Rotora ātrums - 3000 rpm / min.
- tvaika spiediens kondensatora - 3,6 kPa.
- garums Turbine -. 47,9 m
- Mass turbīnas -. 1900 m
siltuma dzinējs sastāv no gaisa kompresors, sadegšanas kamerā un gāzes turbīnas.Princips: gaiss tiek iesūknēts kompresora adiabatically tā, lai tā temperatūra ceļas līdz 200 ° C vai vairāk.Turklāt, saspiestu gaisu ievada sadegšanas kamerā, kur tiek piegādāta gan šķidrās degvielas augstspiediena - petroleju, Photog, eļļas.Tad, kad degšana gaiss tiek uzsildīts līdz temperatūrai 1500-2000 ° C, tas izplešas un palielina savu ātrumu.Gaisa pārvietojas lielā ātrumā, un degšanas produktus ir vērsti uz turbīnu.Pēc pārejas no viena posma uz sadegšanas turbīnu lāpstiņu dot savu kinētisko enerģiju.Daļa enerģijas, ko turbīnas saņemto ir pagriezt kompresoru;atlikusī daļa tiek tērēta rotāciju rotora ģeneratora, propellera gaisa kuģi vai kuģi, riteņiem automašīnas.
gāzturbīnām var izmantot papildus rotācijas riteņiem auto un gaisa kuģa dzenskrūves vai kuģi, kā arī reaktīvo dzinēju.Gaisa un sadegšanas produkti tiek izmesti ar lielu ātrumu no gāzes turbīnas, tāpēc strūklas vilces, kas rodas šajā procesā, var izmantot, lai pārvietotu lidaparātus (lidmašīnas) un ūdens (laiva) kuģiem, dzelzceļa transports.Piemēram, turbopropelleru lidmašīna ir AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Dream").Tādējādi "Dream" pie lidojuma ātrumu 700-850 km / h spēj veikt 250 tonnas kravas pa attālumā gandrīz 15 000 km.Tas ir lielākais transporta lidmašīna pasaulē.
vides problēmām termisko mašīnu
liela ietekme uz klimatu ir atmosfēras stāvokli, jo īpaši klātbūtni oglekļa dioksīda un ūdens tvaiku.Tādējādi izmaiņas oglekļa dioksīda saturu, izraisa pieaugumu vai samazinājumu siltumnīcas efektu, kurā oglekļa dioksīds absorbē daļu no siltuma, kas izstaro zemē telpā, kavējumi atmosfērā un tādējādi palielina virsmas temperatūru un apakšējo atmosfēru.No siltumnīcas efektu fenomens ir izšķiroša loma klimata pārmaiņu mazināšanā.Ja tādas nav, vidējā temperatūra atmosfērā nebūtu +15 ° C un zemāka par 30-40 ° C.
Tagad ir vairāk nekā dažāda veida transportlīdzekļiem, kas rada vairāk nekā pusi no visiem gaisa piesārņojuma 300 miljoni.
1 gads atmosfērā no termoelektrostaciju no kurināmā sadegšanas izlaists 150 miljoni tonnu sēra oksīdu, 50 miljonus tonnu slāpekļa oksīda, 50 miljoni tonnu pelnu, 200 miljoni tonnu oglekļa monoksīda, 3 miljoni tonnu Theon.
Par atmosfēras sastāvā ietilpst ozons, kas aizsargā visu dzīvību uz Zemes no kaitīgās ietekmes ultravioletajiem stariem.. 1982, George Farman, britu pētnieks, virs Antarktīdas ozona caurums tika atklāts - pagaidu samazinājumu ozona atmosfērā.Pēc ozona cauruma 1987. gada 7. oktobrī pīķa ozona daudzums tajā ir samazinājies par 2 reizes.Ozona caurums, iespējams, radās kā rezultātā antropogēno faktoru, tostarp rūpnieciskai izmantošanai hloru saturošu freona (CFC), kas noārda ozona slāni.Tomēr 1990. gadā veiktā pētījumā.ne apstiprināja šo viedokli.Visticamāk, parādīšanās ozona caurums nav saistīti ar cilvēku darbību, un ir dabisks process.1992. gadā, Arktikas ozona caurums tika atklāts.Ja visi
savākt atmosfēras ozona slāni zemes virsmas un sabiezēt to blīvums gaisa atmosfēras spiedienā un temperatūrā 0 ° C, biezums ozona vairogs ir tikai 2-3 mm!Tas ir visa kuģa.
Mazliet vēstures ...
- jūlijs 1769.Parīzes parks Meudon militāro inženieris NZ Kyunyo uz "uguns vagonu", kas tika aprīkots ar divu cilindru tvaika dzinējs, brauca dažus desmitus metru.
- 1885.Karl Benz, vācu inženieris, uzbūvēja pirmo četru riteņu auto benzīna Motorwagen jauda 0,66 kW, kas 1886 29. janvāris saņēmis patentu.Machine ātrums sasniedz 15-18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, vācu izgudrotājs, sniedza palešu ratiņi ar motora jaudu 2,9 kW (4 zirgspēku) no automašīnas.Tā maksimālais ātrums bija 10 km / h, jauda dažādi modeļi, sākot no 2 līdz 5 tonnām.
- 1899.Beļģijas K. Zhenattsi viņa automašīnu, "JAMET CONTANT" ("nekad apmierināti") pirmo reizi šķērsoja 100 kilometru līnijas ātrumu.
piemēri problēmu risināšanā
Uzdevums 1. sildītāja temperatūra ideāls siltuma dzinējs ir vienāds ar 2000 K, un ledusskapis temperatūra - 100 ° C.Noteikt efektivitāti.
lēmums :
formula, kas nosaka efektivitāti siltuma dzinēju (maksimums):
n = T1-T2 / T1.
N = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0.81.
Atbilde: dzinēja efektivitāte - 81%.
Task 2. siltuma dzinēju sadedzinot kurināmo laikā tika iegūta 200 kJ siltuma nodota ledusskapī un 120 kJ siltuma.Kāda ir efektivitāte motora?
Risinājums:
formula, lai noteiktu efektivitāti šāda veida ir:
n = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0.4.
Atbilde: siltuma dzinēja efektivitāte - 40%.
Task 3. Kāda ir efektivitāte siltuma dzinēju, ja darba ķermenis saņemot siltuma daudzumu no sildītāja, lai veiktu darbu 1,6 MJ 400 kJ?Cik daudz siltuma tika nodota ledusskapī?
Risinājums:
efektivitāti var noteikt pēc formulas
N = A / Q1.
N = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
Caurplūdes ledusskapis siltuma daudzums var noteikt pēc formulas
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0.4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Atbilde: siltuma dzinēja efektivitāte ir 25%;siltuma daudzums nodota ledusskapī - 1,2 x 106 J.
