nodig voor het gebruik van mechanische energie bij de productie tot thermische machines.
apparaat verbrandingsmotor
verbrandingsmotor (warmte-motor) - een apparaat voor het omzetten van interne energie in mechanische energie.
De warmte motor een kachel, de werkvloeistof (gas of damp), die werkzaamheden verricht door verhitting (roteert een turbine-as, de zuiger beweegt, enzovoort) en een koelkast.Onderstaande figuur toont een diagram van de verbrandingsmotor.
basis van de huidige verbrandingsmotoren
Elke hittemotor functioneren als gevolg van de motor.Om het werk hij moet aan weerszijden van de zuiger motor of turbine blades uitvoeren was drukverschil.Dit verschil wordt als volgt bereikt de verbrandingsmotor: de temperatuur van de werkende lichaam stijgt honderden of duizenden graden ten opzichte van de omgevingstemperatuur.In gasturbines en verbrandingsmotoren (ICE), de temperatuur stijgt als gevolg van het feit dat de brandstof in de motor wordt verbrand.Koelkast kan atmosfeer of speciale apparaten fungeren voor het condenseren en koeling afval stoom.
Carnot cyclus
cyclus (cyclisch proces) - een reeks van veranderingen in de toestand van het gas, als gevolg waarvan het terugkeert naar de oorspronkelijke staat (kan het werk doen).In 1824, Franse natuurkundige Sadi Carnot gebleken dat het voordelig is om warmte motorcyclus (Carnot cyclus), dat bestaat uit twee processen - isotherm en adiabatische.Onderstaande figuur toont een grafiek van de Carnot cyclus: 1-2 en 3-4 - isotherm, 2-3 en 4-1 - adiabatische.
In overeenstemming met de wet van behoud van energie, het werk van de verbrandingsmotor, die de motor draagt, is:
A = V1- Q2,
waarbij Q1 - de hoeveelheid warmte die wordt geproduceerd uit de kachel, en Q2 - de hoeveelheid warmte dieverzonden naar de koelkast.
thermisch rendement is de verhouding van de werkmachine A die de motor om de hoeveelheid warmte die wordt verkregen uit de kachel uitvoert:
η = A / Q = (V1- Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
In "Gedachten over de drijfkracht van het vuur en op machines die in staat zijn om deze kracht te ontwikkelen zijn" (1824) beschreef de Carnot hittemotor genaamd "ideale warmte-motor met een ideaal gas, dat is een werkende lichaam."Vanwege de wetten van de thermodynamica kan de efficiëntie (de maximaal mogelijke) met de hitte motor kachel die een temperatuur T1 heeft, en een koelkast met een temperatuur T2 berekenen.Carnot warmte-efficiëntie van de motor is:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot bewezen dat wat je wilt is een echte warmte motor die werkt met een kachel met een temperatuur T1 en een koelkast met een temperatuur T2 is niet in staat om een COP die hoger zijn dan het rendement van een verbrandingsmotor (ideale) zou hebben.
interne verbrandingsmotor (ICE)
viertakt verbrandingsmotor bestaat uit één of meer cilinders, zuiger, krukas mechanisme, in- en uitlaatkleppen, vonk.
werkende cyclus bestaat uit vier maatregelen:
1) zuig - brandbaar mengsel stroomt door de klep in de cilinder;
2) compressie - beide kleppen gesloten;
3) een beroerte - de explosieve verbranding van het brandstofmengsel;
4) uitlaat - uitlaatgassen.
stoomturbine in de stoomturbine energieomzetting optreedt als gevolg van het drukverschil van waterdamp aan de inlaat en uitlaat.
kracht van moderne stoomturbines bereiken 1.300 MW.
Enkele technische parameters van de stoomturbine capaciteit van 1200 MW
- Vapor Pressure (vers) - 23,5 MPa.
- stoom temperatuur - 540 ° C.
- verbruik stoomturbine - 3600 t / h.
- Rotor snelheid - 3000 rpm / min.
- stoomdruk in de condensor - 3,6 kPa.
- lengte van de Turbine -. 47,9 m
- Mass turbine -. 1900 m
warmte motor bestaat uit een compressor, een verbrandingskamer en gasturbine.Principe: lucht wordt aangezogen in de compressor adiabatisch zodat de temperatuur stijgt tot 200 ° C of meer.Verder, de samengeperste lucht in de verbrandingskamer, waarbij zowel hoge druk vloeibare brandstof wordt toegevoerd - kerosine, Photog olie.Wanneer verbrandingslucht wordt verwarmd tot een temperatuur van 1500-2000 ° C, expandeert en verhoogt de snelheid.De lucht met hoge snelheid beweegt, de verbrandingsproducten worden gericht in de turbine.Na de overgang van de ene fase naar de verbranding turbinebladen te zijn kinetische energie.Een deel van de door de turbine ontvangen energie van de compressor te roteren;de rest wordt besteed aan de rotatie van de rotor generator, propeller vliegtuig of schip, de wielen van de wagen.
gasturbines kunnen worden gebruikt in aanvulling op de rotatie van de wielen van de wagen en vliegtuig propellers of schip, de straalmotor.Lucht en verbrandingsproducten worden uitgeworpen met hoge snelheid van de gasturbine, zodat de jet stuwkracht, die tijdens deze werkwijze kan worden gebruikt voor luchtvaartuigen (vliegtuigen) en water (boot) schepen, spoorvervoer bewegen.Bijvoorbeeld, turboprops hebben vliegtuigen AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Dream").Dus de "Droom" op een vluchtsnelheid van 700-850 km / h is in staat 250 ton lading over een lengte van circa 15 000 km.Het is het grootste transportvliegtuig ter wereld.
Milieuproblemen van thermische machines
grote invloed op het klimaat heeft een toestand van de atmosfeer, in het bijzonder de aanwezigheid van kooldioxide en waterdamp.Dus de verandering in kooldioxidegehalte leidt tot een toename of afname van het broeikaseffect, waarbij koolstofdioxide absorbeert een deel van de warmte die uitstraalt in de aarde ruimte, vertragingen in de atmosfeer en zodoende de oppervlaktetemperatuur en de lagere atmosfeer.Het fenomeen van het broeikaseffect speelt een cruciale rol in het tegengaan van klimaatverandering.Bij zijn afwezigheid, zou de gemiddelde temperatuur van de atmosfeer niet +15 ° C en lager 30-40 ° C.
Nu zijn er meer dan 300 miljoen van de verschillende soorten voertuigen, waarvan meer dan de helft van de luchtvervuiling te creëren.
1 jaar in de atmosfeer van de thermische centrales van de verbranding van de brandstof vrijgegeven 150 miljoen ton van zwaveloxiden, 50 miljoen ton van stikstofoxide, 50 miljoen ton van de as, 200 miljoen ton koolmonoxide, 3 miljoen ton Theon.
De samenstelling van de atmosfeer omvat ozon, die al het leven op aarde tegen de schadelijke effecten van UV-stralen beschermt.. In 1982, George Farman, de Britse ontdekkingsreiziger, over het Antarctische ozongat werd ontdekt - een tijdelijke verlaging van ozon in de atmosfeer.Op het hoogtepunt van het ozongat 7 oktober 1987 de hoeveelheid ozon in deze is gedaald met 2 keer.Het ozongat is waarschijnlijk ontstaan als gevolg van menselijke factoren, waaronder industrieel gebruik van chloorhoudende freon (CFK's) die de ozonlaag afbreken.Echter, de studie van 1990.dit standpunt niet bevestigd.Het meest waarschijnlijk, de opkomst van het ozongat is niet gerelateerd aan menselijke activiteiten en is een natuurlijk proces.In 1992 werd de Arctische ozongat ontdekt.Als al
verzamelen atmosferische ozonlaag in het aardoppervlak en dikker aan de dichtheid van de lucht bij atmosferische druk en een temperatuur van 0 ° C, de dikte van de ozonlaag slechts 2-3 mm!Dat is het hele bord.
beetje geschiedenis ...
- juli 1769.In de Parijse park Meudon militair ingenieur NZ Kyunyo aan "brand wagon", die was uitgerust met een twee-cilinder stoommachine, reed een paar tientallen meters.
- 1885.Karl Benz, een Duitse ingenieur, bouwde de eerste vier wielen auto benzine Motorwagen vermogen van 0,66 kW, die 29 januari 1886 een patent.Machine snelheid bereikt 15-18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, de Duitse uitvinder, maakte de pallettruck met een cilinderinhoud van 2,9 kW (4 pk) uit de auto.De topsnelheid 10 km / h, de capaciteit in diverse modellen van 2 tot 5 ton.
- 1899.Belgische K. Zhenattsi in zijn auto, "Jamet Contant" ("nooit tevreden") voor de eerste keer kruiste de 100-kilometer lijnsnelheid.
Voorbeelden van het oplossen van problemen
Task 1. heater temperatuur ideaal warmte motor is gelijk aan 2000 K, en een koelkast temperatuur - 100 ° C.Bepalen efficiency.
beslissing :
formule die het rendement van een verbrandingsmotor (maximum) bepaalt:
N = T1-T2 / T1.
N = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
Antwoord: motorrendement - 81%.
Task 2. In de verbrandingsmotor tijdens de verbranding van brandstof werd verkregen 200 kJ warmte die aan de koelkast en 120 kJ warmte.Wat is het rendement van de motor?
Oplossing:
formule voor de bepaling van het rendement van dit type is:
N = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Antwoord: warmte-efficiëntie van de motor - 40%.
Task 3. Wat is het rendement van een warmte-motor, als de werkende lichaam na het ontvangen van de hoeveelheid warmte van de verwarming aan het werk van 1.6 MJ 400 kJ te voeren?Hoeveel warmte overgedragen aan de koelkast?
Oplossing:
efficiëntie kan worden bepaald met de formule
N = A / Q1.
n = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
Overdraagbare koelkast hoeveelheid warmte kan worden bepaald met de formule
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Antwoord: warmte-motor heeft een rendement van 25%;de hoeveelheid warmte die naar de koelkast - 1,2 x 106 J.
