behov for bruk av mekanisk energi i produksjonen førte til termiske maskiner.
anordning varmemotorer
varmekraftmaskin (varmemaskinen) - en anordning for omforming av indre energi til mekanisk energi.
Enhver varmemaskinen har en varmekilde, arbeidsfluid (gass eller damp), som utfører arbeidet ved oppvarming (roterer en turbinaksel, stempelet beveger seg, og så videre) og et kjøleskap.Figuren viser et diagram av varmemaskinen.
basis av dagens varme motorer
Hver varme motoren fungerende grunn til motoren.Til å utføre arbeidet han må på hver side av stempelmotor eller turbinbladene var trykkforskjell.Denne forskjellen er oppnådd i alle de varmemotorer som følger: temperaturen på arbeids legemet stiger hundrevis eller tusenvis av grader i forhold til omgivelsestemperaturen.I gassturbiner og forbrenningsmotorer (ICE), stiger temperaturen på grunn av det faktum at brennstoffet forbrennes i motoren.Kjøleskap kan fungere atmosfære eller spesielle formål enheter for kondensering og kjøling avfall damp.
Carnot syklus
syklus (syklisk prosess) - et sett med endringer i tilstanden til gass, som et resultat av hvor den går tilbake til sin opprinnelige tilstand (kan gjøre jobben).I 1824, fransk fysiker Sadi Carnot vist at det er fordelaktig å varme motorsyklus (Carnot-prosessen), som består av to prosesser - isotermisk og adiabatisk.Figuren nedenfor viser en graf over Carnot syklus: 1-2 og 3-4 - isotermen, 2-3 og 4-1 - adiabatisk.
I samsvar med loven om bevaring av energi, et verk av varme motorer, som bærer motoren, er:
A = Q1 Q2,
hvor Q1 - hvor mye varme som er produsert fra ovnen, og Q2 - hvor mye varme som erhenvist til kjøleskapet.
termisk virkningsgrad er forholdet mellom arbeidsmaskinen A, som utfører motoren til mengden av varme som oppnås fra ovnen:
η = A / Q = (Q1 Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
In "Tanker om drivkraften for brann og på maskiner som er i stand til å utvikle denne force" (1 824) beskrev Carnot varme motoren kalt "ideal varme motoren med en ideell gass, som er en fungerende kropp."På grunn av de termodynamiske lover kan beregne effektivitet (størst mulig) med varmen motorvarmer som har en temperatur T1, og et kjøleskap med temperatur T2.Carnot varme motoreffektivitet er:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot bevist at det du ønsker er en ekte varme motoren som driver med en ovn med en temperatur T1 og et kjøleskap med en temperatur T2 er ikke i stand til å ha en COP som ville bli høyere enn effektiviteten av en varmekraftmaskin (ideelt).
forbrenningsmotor (ICE)
firetakts forbrenningsmotor består av ett eller flere sylindere, stempel, sveiv mekanisme, innsug og eksosventiler, gnist.
arbeidssyklus består av fire tiltak:
1) suge - brennbar blanding strømmer gjennom ventilen i sylinderen;
2) komprimering - begge ventilene lukket;
3) slag - den eksplosive forbrenning av brennstoffblandingen;
4) eksos - eksosutslipp.
dampturbin i dampturbinen energiomforming skjer på grunn av trykkforskjellen av vanndamp på innløpet og utløpet.
kraft av moderne dampturbiner nå 1300 MW.
Noen tekniske parametere av dampturbin kapasitet på 1200 MW
- Vapor Pressure (frisk) - 23,5 MPa.
- damp temperatur - 540 ° C.
- forbruk dampturbin - 3600 t / t.
- Rotor hastighet - 3000 o / min.
- damptrykk i kondensatoren - 3,6 kPa.
- lengde Turbine -. 47,9 m
- Mass turbin -. 1900 m
varme motoren består av en luftkompressor, et brennkammer og gassturbinen.Prinsipp: luft suges inn i kompressoren adiabatisk slik at dens temperatur stiger til 200 ° C eller mer.Videre går den komprimerte luft til forbrenningskammeret, hvor både høytrykks flytende brennstoff tilføres - parafin, Photog, olje.Når forbrenningsluft oppvarmes til en temperatur på 1500-2000 ° C, ekspanderer den og øker dens hastighet.Luften beveger seg med høy hastighet, og forbrenningsproduktene ledes til turbinen.Etter overgangen fra en scene til forbrenning turbinbladene gi sin kinetisk energi.En del av energien som mottas av turbinen til å rotere kompressoren;resten blir brukt på rotasjon av rotoren generator, propell fly eller skip, hjulene av bilen.
gassturbiner kan brukes i tillegg til rotasjon av hjulene til bil- og fly propeller eller skip, som jetmotor.Luft og forbrenningsprodukter støtes ut med stor hastighet fra gassturbinen, slik at strålen skyvekraft, som oppstår i løpet av denne prosessen, kan brukes til å flytte luftfartøy (fly) og vann (båt) skip, jernbanetransport.For eksempel turboprops har flyet AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("drøm").Dermed blir "drøm" med en hastighet fly av 700-850 km / t er i stand til å frakte 250 tonn last over en strekning på nesten 15 000 km.Det er den største transportfly i verden.
Miljøproblemer av termiske maskiner
stor innflytelse på klimaet har en tilstand av atmosfæren, spesielt tilstedeværelsen av karbondioksid og vanndamp.Således fører endringen i karbondioksydinnholdet til en økning eller reduksjon i drivhuseffekten, i hvilket karbondioksyd absorberer noe av varmen som stråler inn i jorden plass, forsinkelser i atmosfæren og derved øker overflatetemperaturen og den nedre del av atmosfæren.Fenomenet drivhuseffekten spiller en avgjørende rolle i å redusere klimaendringene.I dets fravær vil den gjennomsnittlige temperaturen i atmosfæren ikke +15 ° C og lavere ved 30 til 40 ° C.
Nå er det mer enn 300 millioner av ulike typer kjøretøy, som skaper mer enn halvparten av alle luftforurensning.
1 år inn i atmosfæren fra termiske kraftverk fra forbrenning av drivstoff slippes 150 millioner tonn svoveloksider, 50 millioner tonn nitrogenoksid, 50 millioner tonn aske, 200 millioner tonn karbonmonoksid, 3 millioner tonn Theon.
Sammensetningen av atmosfæren inneholder ozon, som beskytter alt liv på jorden fra de skadelige effektene av ultrafiolette stråler.. I 1982 ble George Farman, den britiske oppdagelsesreisende, over Antarktis ozonhull oppdaget - en midlertidig reduksjon av ozon i atmosfæren.På toppen av ozonhullet 7 oktober 1987 mengden ozon i det har gått ned med 2 ganger.Ozonhullet er sannsynligvis oppsto som et resultat av menneskeskapte faktorer, inkludert industriell bruk av klorholdige freon (KFK) som bryter ned ozonlaget.Imidlertid 1990 studien.ikke bekreftet dette synet.Mest sannsynlig, er fremveksten av ozonhullet ikke relatert til menneskelige aktiviteter, og er en naturlig prosess.I 1992 ble det arktiske ozonhull oppdaget.Hvis alt
samle ozonlaget i jordoverflaten, og det tykkere til tettheten av luft ved atmosfærisk trykk og en temperatur på 0 ° C, er tykkelsen av ozon skjoldet bare 2-3 mm!Det er hele styret.
bit av historien ...
- juli 1769.I Paris park Meudon militær ingeniør NZ Kyunyo til "ild wagon", som var utstyrt med en to-sylindret dampmaskin, kjørte noen titalls meter.
- 1 885.Karl Benz, en tysk ingeniør, bygde den første fire hjul bil bensin Motorwagen strøm på 0,66 kW, som 29 januar 1886 fikk patent.Maskinhastigheten når 15-18 km / t.
- 1891.Gottlieb Daimler, tysk oppfinner, gjorde jekketralle med en motor kapasitet på 2,9 kW (4 hestekrefter) fra bilen.Toppfarten var 10 km / t, kapasitet i ulike modeller, med alt fra 2 til 5 tonn.
- 1 899.Belgisk K. Zhenattsi i bilen hans, "Jamet Contant" ("aldri fornøyd") for første gang krysset 100-kilometer linjehastighet.
Eksempler på å løse problemer
Oppgave 1. bereder temperatur ideelle varme motoren er lik 2000 K, og kjøleskapstemperatur - 100 ° C.Bestem effektivitet.
beslutning :
formel som bestemmer effektiviteten av en varmekraftmaskin (maks):
n = T1-T2 / T1.
n = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
Svar: motorens effektivitet - 81%.
Oppgave 2. I varmemaskinen under forbrenning av drivstoffet ble oppnådd 200 kJ varme som overføres til kjøleskapet og 120 kJ av varme.Hva er effektiviteten av motoren?
Løsning:
formel for å bestemme effektiviteten av denne typen er:
n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Svar: varme motoreffektivitet - 40%.
Oppgave 3. Hva er effektiviteten av en varmekraftmaskin, hvis arbeids legemet etter å ha mottatt den mengde varme fra varmeren til å utføre arbeidet til 1,6 MJ 400 kJ?Hvor mye varme ble overført til kjøleskapet?
Løsning:
effektivitet kan bestemmes ved formelen
n = A / Q1.
n = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
Overført kjøleskap mengde varme kan bestemmes ved formelen
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Svar: varme motoren har en virkningsgrad på 25%;mengden av varme som overføres til kjøle - 1,2 x 106 J.
