potrzebne do korzystania z energii mechanicznej w produkcji doprowadziły do maszyn cieplnych.Silnik
silniki cieplne urządzenia
ciepła (silnik cieplny) - urządzenie do konwersji energii wewnętrznej w energię mechaniczną.
Każdy silnik cieplny ma grzejnik, płynu roboczego (gazu lub pary), która wykonuje pracę przez ogrzewanie (obraca wał turbiny, tłok porusza się, i tak dalej) i lodówkę.Na poniższym rysunku przedstawiono schemat silnika cieplnego.
podstawą obecnych silników cieplnych
każda działa silnik cieplny z powodu silnika.Do wykonywania pracy, że musi na każdej stronie silnikiem tłokowym lub turbiny ostrzy było różnicy ciśnień.Różnica ta jest osiągnięta we wszystkich silnikach cieplnych, jak następuje: temperatura ciała roboczej podnosi się setki lub tysiące stopni w stosunku do temperatury otoczenia.W turbinach gazowych i wewnętrznych silników spalinowych (ICE), przy czym temperatura podnosi się z uwagi na fakt, że paliwo zostaje spalone w silniku.Lodówka może działać urządzeń atmosfery lub celowych do kondensacji pary i chłodzenia odpadów.Cykl
Carnot
cyklu (proces cykliczny) - zbiór zmian w stanie gazowym, w wyniku którego powraca do stanu pierwotnego (może wykonać pracę).W 1824 Francuski lekarz Sadi Carnota wykazała, że jest to korzystne do cyklu silnika cieplnego (cykl Carnota), który składa się z dwóch sposobów - izotermicznej i adiabatycznej.Poniższy rysunek przedstawia wykres cyklu Carnota: 1-2 i 3-4 - izoterma, 2-3 i 4-1 - adiabatycznego.
Zgodnie z prawem zachowania energii, pracy silników cieplnych, które niesie silnik, jest:
A = Q1- Q2,
gdzie Q1 - ilość ciepła, który jest produkowany z grzejnika i Q2 - ilość ciepła, które jestwysyłanych do lodówki.Sprawność cieplna
jest stosunek maszyny roboczej A, w którym wykonuje się silnik do ilości ciepła, jakie otrzymuje się z grzejnika:
r | = A / Q = (Q1- Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
W "Myśli o mocy napędowej ognia i na maszynach, które są w stanie rozwijać tę siłę" (+1.824) opisano silnik ciepła Carnot nazwie "idealny silnik cieplny z gazu doskonałego, który jest organem pracy."Ze względu na prawa termodynamiki mogą obliczyć efektywność (maksymalna) z podgrzewaczem silnika cieplnego, który ma temperaturę T1 i lodówkę z temperatury T2.Sprawność silnika Carnota ciepła:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot okazało się, że to, co chcesz to prawdziwy silnik cieplny, który działa z podgrzewaczem o temperaturze T1 i lodówkę z temperatury T2 nie jest w stanie mieć COP, która byłaby wyższa od sprawności silnika cieplnego (idealnego).
silnika spalania wewnętrznego (ICE)
czterosuwowy silnik spalinowy składa się z jednego lub więcej cylindrów, tłok, mechanizm korbowy, zaworów wlotowych i wylotowych, iskra.
cykl pracy składa się z czterech działań: 1)
ssania - palna mieszanina przepływa przez zawór w butli;
2) kompresji - oba zawory zamknięte;
3) udar mózgu - materiału wybuchowego spalania mieszanki paliwowej;
4) spalin - emisja spalin.
turbiny parowej w konwersji energii turbiny parowej ma miejsce ze względu na różnicę ciśnień pary wodnej na wlocie i wylocie.
moc nowoczesnych turbin parowych osiągnąć 1300 MW.
Niektóre parametry techniczne turbiny parowej o mocy 1200 MW
- PAR (świeże) - 23,5 MPa.
- temperatura pary - 540 ° C
- turbina parowa paliwa - 3600 t / h.Prędkość
- Rotor - 3000 obr / min.
- ciśnienie pary w skraplaczu - 3,6 kPa.
- długość Turbine. - 47,9 m
- Msza turbiny -. 1900 m
składa się ze sprężarki powietrza, komory spalania i turbiny gazowej.Zasada: powietrze jest zasysane przez sprężarkę adiabatycznie, tak, że jej temperatura podnosi się do 200 ° C lub więcej.Ponadto, sprężone powietrze dostaje się do komory spalania, gdzie jest dostarczany zarówno paliwa cieczowej - nafta, Photog, oleju.Gdy powietrze do spalania podgrzewa się do temperatury 1500-2000 ° C, rozszerza się i zwiększa się jego prędkość.Powietrze porusza się z dużą prędkością, a produkty spalania są kierowane do turbiny.Po przejściu z jednego etapu do łopatek turbiny spalania dają energię kinetyczną.Część energii odbieranego przez turbinę jest obracanie sprężarki;pozostała część jest przeznaczone na obrót wirnika generatora, samolotu lub statku, śrubowego koła samochodu.
turbiny gazowe mogą być stosowane jako dodatek do obracania koła śrub samochodowych i samolotów lub statków, jak silnik odrzutowy.Powietrza i spalin produkty są wyrzucane z dużą prędkością z turbiny gazowej, więc ciąg wodny, który występuje w trakcie tego procesu, może być używana do przenoszenia samolotu (samolot) i wody (Łódź) statków, transport kolejowy.Na przykład, turbośmigłowych samolotów AN-mają 24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Sen").Tak więc, "Sen" z prędkością lotu 700-850 km / h jest w stanie wykonać 250 ton ładunku na odległość prawie 15 000 km.Jest to największy samolot transportowy na świecie.
Problemy środowiskowe maszyn cieplnych
wielki wpływ na klimat ma stan atmosfery, w szczególności obecność dwutlenku węgla i pary wodnej.W ten sposób zmiany zawartości dwutlenku węgla prowadzi do zwiększenia lub zmniejszenia efektu cieplarnianego, w którym dwutlenek węgla pochłania część ciepła, które promieniuje do pomieszczenia ziem opóźnienia do atmosfery i tym samym powoduje wzrost temperatury powierzchni i niższych warstwach atmosfery.Zjawisko efektu cieplarnianego odgrywa kluczową rolę w łagodzeniu zmian klimatycznych.W jego nieobecności, średnia temperatura atmosfery nie będzie + 15 ° C i niższej o 30-40 ° C.
Obecnie istnieje ponad 300 mln różnego rodzaju pojazdów, które tworzą ponad połowę wszystkich zanieczyszczeń powietrza.
1 roku do atmosfery z elektrowni cieplnej ze spalania paliw wydany 150 mln ton tlenków siarki, 50 mln ton tlenku azotu, 50 milionów ton popiołu, 200 mln ton tlenku węgla, 3 mln ton Theon.
Skład atmosfery zawiera ozon, który chroni wszelkie życie na Ziemi przed szkodliwym działaniem promieni ultrafioletowych.. W 1982 roku George Farman, brytyjski podróżnik, nad dziurą ozonową Antarktyki została odkryta - czasowe zmniejszenie ozonu w atmosferze.Na szczycie otwór ozonu 7 października 1987 roku ilość ozonu w tym zmniejszyła się 2 razy.Dziura ozonowa jest prawdopodobnie powstały w wyniku czynników antropogenicznych, w tym przemysłowego wykorzystania freonu zawierające chlor (CFC) zubożających warstwę ozonową.Jednak badanie 1.990.Nie potwierdził ten pogląd.Najprawdopodobniej powstanie dziury ozonowej nie jest związane z działalnością człowieka, i jest to naturalny proces.W 1992 roku dziura ozonowa Arctic została odkryta.Jeśli wszystko
zbieranie warstwy ozonowej atmosfery na powierzchni ziemi i zagęścić je do gęstości powietrza pod ciśnieniem atmosferycznym i przy temperaturze 0 ° C, a grubość tarczy jest ozon tylko 2-3 mm!To cały zarząd.
trochę historii ...
- lipca 1769.W Paryżu parku Meudon inżyniera wojskowego NZ Kyunyo do "wagonu ognia", który został wyposażony w silnik parowy dwucylindrowy, jechał kilkadziesiąt metrów.
- jedna tysiąc osiemset osiemdziesiąt pięć.Karl Benz, niemiecki inżynier, zbudował pierwszy czterokołowy benzyny samochodowe Motorwagen mocy 0,66 kW, który 29 stycznia 1886 otrzymał patent.Maszyna osiąga prędkość 15-18 km / h.
- +1.891.Gottlieb Daimler, niemiecki wynalazca, dokonał Wózek z silnikiem o pojemności 2,9 kW (4 KM) z samochodu.Jego prędkość maksymalna wynosiła 10 km / h Wydajność w różnych modeli, począwszy od 2 do 5 ton.
- jedna tysiące osiemset dziewięćdziesiąt dziewięć.Belgijski K. Zhenattsi w swoim samochodzie, "Jamet contant" ("nie spełnia") po raz pierwszy przekroczył prędkość linii 100 kilometrów.
Przykłady rozwiązywania problemów
Zadanie 1. temperatury grzałki idealny silnik cieplny wynosi 2000 K, a temperatura lodówki - 100 ° COkreślić efektywność.
decyzja : Formuła
który określa efektywność silnika cieplnego (maksymalny):
n = T1-T2 / T1.
n = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
Odpowiedź: sprawność silnika - 81%.
Zadanie 2. w silniku ciepła podczas spalania paliw uzyskano 200 kJ ciepła przenoszonego do lodówki i 120 kJ ciepła.Jaka jest sprawność silnika?
Rozwiązanie: formuła
określania efektywności tego typu jest:
n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Odpowiedź: sprawność silnika ciepła - 40%.
Zadanie 3. Jaka jest sprawność silnika cieplnego, jeżeli organ pracy po otrzymaniu ilość ciepła z grzejnika do wykonywania pracy o 1,6 MJ 400 kJ?Ile ciepła została przeniesiona do lodówki?
Rozwiązanie: wydajność
można określić wzorem
N = A / Q1.
n = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
ilość ciepła przenoszona lodówka może być określony wzorem
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Odpowiedź: silnik ciepła ma sprawność na poziomie 25%;ilość ciepła przeniesiona do lodówki - 1,2 x 106 J.
