Mūsdienu realitāte prasa plašu darbību siltuma dzinējiem.Daudzi mēģinājumi aizstāt tos ar elektromotoru piedzīvo neveiksmi.Problēmas, kas saistītas ar uzkrāšanu elektrisko jaudu autonomas sistēmas tiek risināti ar lielām grūtībām.
joprojām attiecīgie jautājumi elektroenerģijas ražošanas tehnoloģijas baterijām, pamatojoties uz to ilgtermiņa lietošanai.Ātruma īpašības elektriskajiem transportlīdzekļiem ir tālu no tiem automobiļiem iekšdedzes dzinējiem.
pirmie soļi radīšanā hibrīdo dzinēju var ievērojami samazināt kaitīgo izmešu lielpilsētu teritorijās, vides problēmu risināšanā.
maz vēsture
iespēja pārveidot tvaika enerģiju kinētiskajā enerģijā ir zināms kopš seniem laikiem.130 BC: Filozofs Hero Aleksandrijas iesniegts skatītāji tvaika rotaļlieta - eolipil.Sfēra piepildīta ar tvaiku, nāca rotācijas saskaņā ar rīcības sprauslas, kas nāk no tā.Šī modernā tvaika turbīnu brīdī prototips neguva pieteikumu.
daudzus gadus un gadsimtiem attīstības filozofs uzskatīja jautru rotaļlietu.1629 Itālijas D. Branca radīja aktīvu turbīnu.Tvaika iekustināt disku sniegto ar asmeņiem.
Kopš tā laika straujo attīstību tvaika dzinējiem.
siltuma dzinējs
pārveidošana iekšējo enerģiju enerģiju kustības iekārtu daļas un mehānismus, ko izmanto siltuma dzinējiem.
galvenās daļas: sildītājs (sistēma iegūt enerģiju no ārpuses), darba struktūra (padara labvēlīga ietekme), ledusskapis.
sildītājs ir paredzēts darba šķidruma uzkrāt pietiekami daudz akciju iekšējā enerģijas noderīgu darbu.Ledusskapis noņem lieko enerģiju.
galvenā pazīme efektivitāte sauc efektivitāti siltuma dzinējiem.Šī vērtība parāda, cik daudz enerģijas tērē apkurei tiek tērēta noderīgu darbu.Jo augstāka efektivitāte, tad izdevīgāk darbība mašīnas, taču šī vērtība nedrīkst pārsniegt 100%.
aprēķins efektivitāte
Ļaujiet sildītāju pērk no ārpuses enerģija ir Q1.Darbs ķermeņa darīt strādāt, bet enerģija Veltīta ledusskapis bija Q2.
Pamatojoties uz definīciju, aprēķināt efektivitātes:
η = A / Q1.Mēs pieņemam, ka A = Q1 - Q2.
Tādējādi efektivitāte siltuma dzinējs, formula ir forma η = (Q1 - Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1, šādus secinājumus:
- efektivitāti nevar pārsniegt 1 (jeb 100%);
- lai palielinātu šo vērtību, jums ir jābūt vai nu palielināt enerģiju, kas saņemta no sildītāja, vai samazinās enerģijas, deva ledusskapis;
- pieaugums enerģijas sildītājs darbs, lai mainītu degvielas kvalitāti;
- samazināt enerģijas doto ledusskapi, ļauj sasniegt dizaina iezīmes dzinējiem.
ideāls siltuma dzinējs
iespējams izveidot šādu motoru, kuru efektivitāte būtu maksimālais (ideālā - ir vienāds ar 100%)?Atrast atbildi uz šo jautājumu mēģinājām franču fiziķis un talantīgs inženieris Sadi Carnot atbildi.In 1824 viņa teorētiskie aprēķini procesu gāzu tika atbrīvoti.
pamatdoma piemīt ideāla mašīna var uzskatīt par veiktu atgriezenisku procesu ar ideālu gāzi.Sākt ar izotermiskās paplašināšanu gāzes temperatūrā T1.Par siltuma daudzums, kas nepieciešams šim mērķim, - Q1.Kad gāze paplašina bez siltuma (adiabātisks process).Sasniedzot temperatūras T2, gāze tiek saspiests isothermally, iet ledusskapis enerģijas Q2.Atgriešanās gāzes tās sākotnējā stāvoklī tiek veikta adiabatically.
efektivitāte ideālu Carnot siltuma dzinēju ar precīzu aprēķinu ir attiecība temperatūras starpību starp apkures un dzesēšanas ierīču temperatūra, kam ir sildītājs.Tas izskatās šādi: η = (T1 - T2) / T1.
iespējams efektivitāti siltuma dzinējs, formula ir formā: η = 1 - T2 / T1, ir atkarīgs tikai no temperatūras sildītāju un dzesētāju un nevar būt lielāks par 100%.
Turklāt šīs attiecības ļauj mums, lai pierādītu, ka efektivitāte siltuma dzinējiem var būt vienāds ar vienotību tikai tad, ja ledusskapis absolūtā nulle temperatūras.Kā zināms, šī vērtība ir nesasniedzams.
teorētiskie aprēķini ļauj noteikt maksimālo Carnot efektivitāti siltuma dzinēja jebkuru dizainu.
Pierādīta Carnot teorēma ir šāds.Patvaļīga siltuma dzinējs nekādos apstākļos nevar būt efektivitāti vairāk nekā tādus pašus efektivitātes ideālu siltuma dzinēju.
Piemērs risināšanā
Piemērs 1. Kāda ir efektivitāte ideāls siltuma dzinēja, kad sildītājs temperatūra ir 800 ° C, un temperatūra zem 500 ° C ledusskapī?
T1 = 800 ° C = 1073 K, SHEET = 500 ° C = 500 K, η -?
Risinājums:
Pēc definīcijas: η = (T1 - T2) / T1.
Mums netika dota temperatūru ledusskapī, bet SHEET = (T1 - T2), tātad:
η = SHEET / T1 = 500 K / 1073 K = 0,46.
Atbilde: efektivitāte = 46%.
2. piemērs Noteikt efektivitāti ideāls siltuma dzinēju, ja sakarā ar viena kilodžouliem enerģijas sildītāja iegādei tiek darīts noderīgs darbs 650 J. Kāda ir temperatūra sildītāja siltuma dzinēja, kad dzesēšanas šķidruma temperatūra - 400 K?
Q1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T2 = 400 K, η - ?, T1 =?
Risinājums:
Šajā uzdevumā mēs runājam par siltuma uzstādīšanas, efektivitāti, ko var aprēķināt pēc formulas:
η = A / Q1.
, lai noteiktu temperatūru sildītāja lietošana formulu ideālā siltuma dzinēja efektivitāti:
η = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
aizpildot matemātisko pārvērtības, mēs iegūstam:
T1 = T2 / (1- η).
T1 = T2 / (1 A / Q1).
Mēs aprēķināt:
η = 650 J / 1000 J = 0,65.
T1 = 400 K / (1 650 J / 1000 J) = 1142,8 K.
Atbilde: η = 65% T1 = 1142,8 K.
faktiskie apstākļi
ideāls siltuma dzinējs izstrādāts, lai apmierinātuideāls procesi.Darbs tiek veikts tikai izotermiskos procesos, tā vērtība tiek definēta kā apgabalā, ko ierobežo grafika Carnot cikla.
Faktiski, lai radītu apstākļus, lai mainītu stāvokli tehnoloģisko gāzi bez pavada temperatūras izmaiņām nav iespējams.Nav minētie materiāli, kas kavētu siltuma apmaiņu ar apkārtējiem priekšmetiem.Adiabātisks process kļūst iespējams veikt.Attiecībā uz siltuma pārneses gāzes temperatūra ir jāmaina.
efektivitāti siltuma dzinējiem, kas izveidotas reālos apstākļos būtiski atšķiras no ideālas efektivitātes dzinēju.Ņemiet vērā, ka process reālā motoriem ir tik straujš, ka pārmaiņas iekšējā siltumenerģijas darba būtību procesā maina savu tilpumu nevar kompensēt ar pieplūdums siltuma daudzuma no sildītāja un atpakaļ ledusskapī.
citu siltuma dzinēji
reālas dzinēji darbojas dažādos ciklos:
- Otto cikls: procesu nemainīgā tilpumā adiabatiskā izmaiņām, radot apburto loku;
- cikls Diesel: izobāra, adiabatic, isochor, adiabātiski;
- gāzes turbīna: process, kas notiek nemainīgā spiedienā, tiek aizstāts ar adiabatic aizver cilpa.
Izveidot līdzsvara procesus reāliem dzinējiem (lai pietuvinātu tos ideālam) apstākļos mūsdienu tehnoloģijām nav iespējams.Efektivitāte siltuma dzinējiem ir ievērojami zemāks, pat ar tādiem pašiem temperatūras apstākļos, kā tas ir ideāls siltuma uzstādīšanas.
Bet nesamazina lomu aprēķina formulā no Carnot cikla efektivitāti, jo tas kļūst par atskaites punktu šajā procesā, lai uzlabotu efektivitāti reālos dzinēju.
veidi, kā mainīt efektivitāti
Salīdzinot ideālus un reālas siltuma dzinējiem, ir vērts atzīmēt, ka temperatūra ledusskapja nevar būt pēdējais nu.Parasti uzskatīts ledusskapis atmosfēra.Veikt temperatūru atmosfērā var tikai aptuveniem aprēķiniem.Pieredze rāda, ka dzesēšanas šķidruma temperatūra ir vienāda ar temperatūru izplūdes gāzu dzinējs, kā tas ir gadījumā ar iekšdedzes dzinējiem (saīsināti DVS).
ICE - visbiežāk mūsu pasaulē siltuma dzinēju.Efektivitāte siltums dzinējs, kas šajā gadījumā ir atkarīgs no temperatūras, kas izveidota ar kurināmā sadegšanas.Būtiskākā atšķirība no tvaika dzinējs ir fusion mašīnas funkcijas un darba šķidruma sildītājs ierīci gaisa-degvielas maisījuma.Dedzināšana, maisījums rada spiedienu uz kustīgajām daļām dzinēja.
darbības temperatūru gāzu palielināšana tiek panākts, mainot degvielas īpašības ievērojami.Diemžēl tas nav iespējams to darīt bezgalīgi.Jebkuru materiālu, kas ir izgatavots no sadegšanas kamera, ar motoru, ir tās kušanas temperatūra.Siltuma pretestība materiālu - galvenās īpašības dzinēja, un spēja būtiski ietekmēt efektivitāti.
Vērtības dzinēja efektivitāti
Ja mēs uzskatām, ka tvaika turbīnu, temperatūru darba tvaika ieplūdes, kas ir 800 K, un izplūdes gāzes - 300 K, efektivitāte šī mašīna ir 62%.Tomēr patiesībā, šī vērtība nepārsniedz 40%.Šo samazinājumu izraisa siltuma zudumu pēc apkures turbīnas korpusu.
lielākā vērtība efektivitāte iekšdedzes dzinēju, nepārsniedz 44%.Jautājums par tuvākajā nākotnē - šo vērtību palielināšana.Mainot materiālu īpašības, degvielas - tā ir problēma, par kuru nodarbina labākos prātus cilvēci.
