Moderne realiteiten vereisen omvangrijke operatie van warmte motoren.Talrijke pogingen om hen te vervangen door elektromotoren ondergaat falen.De problematiek van de accumulatie van elektrische autonome systemen worden opgelost met grote moeite.
nog steeds relevante aspecten van de productie van elektriciteit technologie batterijen op basis van hun gebruik op lange termijn.Snelheidskenmerken van elektrische voertuigen ver van die van de auto verbrandingsmotoren.
eerste stappen in de creatie van hybride motoren kan aanzienlijk schadelijke emissies in stedelijke gebieden te verminderen, het oplossen van milieuproblemen.
beetje geschiedenis
mogelijkheid van het omzetten van stoom energie in kinetische energie is bekend sinds de oudheid.130 BC: Filosoof Held van Alexandrië aangeboden aan toeschouwers stoom toy - eolipil.Bol gevuld met stoom, kwam rotatie onder invloed van de stralen die uit het.Dit prototype van de moderne stoomturbine op het moment heeft de aanvraag niet te vinden.
vele jaren en eeuwen van de ontwikkeling van de filosoof beschouwd als een leuk speeltje.In 1629 creëerde de Italiaanse D. Branca een proactieve turbine.Stoom in beweging de schijf voorzien van messen.
Sindsdien is de snelle ontwikkeling van de stoommachines.
hittemotor
transformatie van de innerlijke energie in de energie van de beweging van machines en mechanismen worden gebruikt in een verbrandingsmotor.
Belangrijkste onderdelen: een kachel (systeem voor het verkrijgen van energie uit de buitenlucht), werkend lichaam (maakt een gunstig effect), koelkast.
kachel is ontworpen voor de werkende vloeistof voldoende voorraad accumuleren van de interne energie voor nuttig werk.Koelkast verwijdert overtollige energie.
belangrijkste kenmerk efficiëntie wel de efficiëntie van warmte motoren.Deze waarde geeft aan hoeveel energie besteed aan verwarming wordt besteed aan nuttig werk.Hoe hoger het rendement, het voordeliger de werking van de machine, maar deze waarde kan niet hoger zijn dan 100%.
berekening efficiëntie
Laat de kachel gekocht van buiten energie gelijk aan Q1.Werkt het lichaam het werk doen A, terwijl de energie gestoken koelkast was Q2.
Op basis van de definitie, het berekenen van de hoeveelheid van de efficiëntie:
η = A / Q1.We nemen aan dat A = Q1 - Q2.
Vandaar dat het rendement van een warmte-motor, de formule heeft de vorm η = (Q1 - Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1 de volgende conclusies:
- efficiëntie kan niet hoger zijn dan 1 (of 100%);
- deze waarde te maximaliseren, moet u ofwel verhoging van het ontvangen van de verwarming, of een daling in de energie-energie, gaf de koelkast;
- toename energie kachel werken om de kwaliteit van de brandstof te veranderen;
- verminderen energie gegeven de koelkast, laat het ontwerp kenmerken van de motoren te bereiken.
ideale verbrandingsmotor
mogelijk dergelijke motor te creëren, waarvan de efficiëntie zou het maximum (in een ideaal - gelijk aan 100%) worden?Vind het antwoord op die vraag probeerde Franse natuurkundige en een getalenteerde ingenieur Sadi Carnot.In 1824 zijn theoretische berekeningen van de processen in de gassen werden vrijgelaten.
basis- gedachte van het ideale machine kan worden beschouwd als het uitvoeren van reversibele processen ideaal gas.Begin met isothermische expansie van het gas bij een temperatuur T1.De hoeveelheid warmte die nodig is voor dit doel - Q1.Wanneer het gas uitzet zonder warmte (adiabatische proces).Het bereiken van de temperatuur T2 wordt het gas isotherm samengedrukt, langs de koelkast energie Q2.De terugkeer van het gas in de oorspronkelijke staat wordt adiabatisch uitgevoerd.
efficiëntie van een ideale Carnot hittemotor nauwkeurige berekening van de verhouding van het temperatuurverschil tussen de verwarmings- en koelinrichtingen voor de temperatuur, waarbij een verwarmingselement heeft.Het ziet er als volgt uit: η = (T1 - T2) / T1.
mogelijke rendement van een verbrandingsmotor, de formule de vorm: η = 1 - T2 / T1, hangt alleen af van de temperatuur van de verwarmer en koeler en kan niet meer dan 100%.
Bovendien is deze relatie kunnen we aantonen dat het rendement van verbrandingsmotoren gelijk aan één wanneer de koelkast absolute nulpunt kan worden.Zoals bekend, is deze waarde onbereikbaar.
theoretische berekeningen mogelijk maken om de maximale Carnot rendement van een warmte-motor van elk ontwerp te bepalen.
Bewezen Carnot stelling is als volgt.Een willekeurige verbrandingsmotor onder alle omstandigheden niet in staat een rendement van meer dan dezelfde efficiëntie ideale verbrandingsmotor hebben.
Voorbeeld oplossen
voorbeeld 1. Wat is de efficiëntie van een ideale verbrandingsmotor als de kachel temperatuur 800 ° C, en de temperatuur onder 500 ° C in de koelkast?
T1 = 800 ° C = 1073 K, AT = 500 ° C = 500 K, η -?
Oplossing:
Per definitie: η = (T1 - T2) / T1.
We waren niet de temperatuur van de koelkast, maar AT = (T1 - T2), dus:
η = AT / T1 = 500 K / 1073 K = 0,46.
Antwoord: rendement = 46%.
Voorbeeld 2. Bepaal de efficiëntie van een ideale warmte motor, als gevolg van de overname van een kilojoule energie verwarming gebeurt nuttig werk 650 J. Wat is de temperatuur van de verwarming warmte motor als de temperatuur van de koelvloeistof - 400 K?
Q1 = 1 kJ = 1000 J, A = 650 J, T2 = 400 K, η - ?, T1 =?
Oplossing:
In dit probleem hebben we het over de temperatuur, de efficiëntie van die kan worden berekend met de formule:
η = A / Q1.
de temperatuur van de verwarmer formule ideale verbrandingsmotor efficiëntie te bepalen:
η = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
invullen van wiskundige transformaties, krijgen we:
T1 = T2 / (1- η).
T1 = T2 / (1- A / Q1).
Wij berekenen:
η = 650 J / 1000 J = 0,65.
T1 = 400 K / (1- 650 J / 1000 J) = 1142,8 K.
Antwoord: η = 65% T1 = 1142,8 K.
feitelijke omstandigheden
ideale warmte motor ontworpen om te voldoen aanideaal processen.Het werk wordt gedaan alleen in de isotherme processen, de waarde wordt gedefinieerd als het gebied begrensd door de grafiek van de Carnot cyclus.
In feite, om de voorwaarden te scheppen voor de staat van het proces gas te veranderen zonder begeleidende veranderingen in temperatuur is niet mogelijk.Dergelijke materialen, die de warmte-uitwisseling met de omringende voorwerpen voorkomen.Adiabatische proces onmogelijk uit te voeren.Bij warmteoverdracht temperatuur van het gas moeten worden veranderd.
efficiëntie van de verbrandingsmotor, gecreëerd onder reële omstandigheden aanzienlijk afwijken van de ideale rendement van de motoren.Merk op dat het in real motoren zo snel dat de variatie van de inwendige thermische energie werkende stof in het proces van het veranderen van het volume niet kan worden gecompenseerd door instroom van hoeveelheid warmte uit de kachel en geeft de koelkast.
Andere verbrandingsmotor
echte motoren werken op verschillende cycli:
- Otto-proces: het proces bij constant volume adiabatische veranderingen, het creëren van een vicieuze cirkel;
- cyclus Diesel: Isobar, adiabatische, isochor, adiabatische;
- gasturbine: een proces dat optreedt bij constante druk, wordt vervangen door adiabatische sluit de lus.
Maak evenwicht processen in real-motoren (om ze dichter bij het ideaal te brengen) in de voorwaarden van de moderne technologie is niet mogelijk.Efficiëntie van verbrandingsmotoren aanzienlijk lager, zelfs bij dezelfde temperaturen als in het ideale kookstand.
echter niet de rol van de berekeningsformule van de Carnot cyclus efficiëntie verminderen, omdat steeds een referentiepunt in het proces om de efficiëntie van echte motoren verbeteren.
manieren om de efficiëntie
veranderen Vergelijking ideale en reële verbrandingsmotor, is het vermeldenswaard dat de temperatuur van de koelkast niet de laatste kan hetzij.Meestal beschouwd als een koelkast sfeer.Neem de temperatuur van de atmosfeer kan slechts bij benadering berekeningen.De ervaring leert dat de koelvloeistof temperatuur gelijk aan de temperatuur van de uitlaatgassen van de motor, zoals het geval is in verbrandingsmotoren (afgekort DVS).
ICE - de meest voorkomende in onze wereld van warmte motor.Efficiency verbrandingsmotor in dit geval afhankelijk van de temperatuur door verbranden van brandstof.Het wezenlijke verschil met de stoommachine een fusie machinefuncties en werkfluïdum verwarmingsinrichting in een lucht-brandstofmengsel.Branden, het mengsel creëert druk op de bewegende delen van de motor.
verhogen van de werktemperatuur van gassen wordt bereikt door het veranderen van de brandstofeigenschappen aanzienlijk.Helaas is het onmogelijk om voor onbepaalde tijd doen.Elk materiaal dat wordt gemaakt van een verbrandingskamer van de motor, heeft het smeltpunt.Hittebestendigheid van materialen - de belangrijkste kenmerken van de motor, en het vermogen om significante invloed op de efficiëntie.
Waarden motorrendement
Als we kijken naar de stoomturbine, de temperatuur van de werkende stoominlaat die 800 K, en de uitlaatgassen - 300 K, de efficiëntie van deze machine is 62%.In werkelijkheid echter, deze waarde niet meer dan 40%.Deze verlaging wordt veroorzaakt door warmteverlies bij verwarming het turbinehuis.
grootste waarde rendement van verbrandingsmotoren niet meer dan 44%.Het verhogen van deze waarde - de kwestie van de nabije toekomst.Het veranderen van de eigenschappen van materialen, brandstoffen - dit is een probleem waarover gebruik van de beste geesten van de mensheid.
