necessidade de utilização de energia mecânica na produção levou a máquinas térmicas.
motor de calor motores de calor dispositivo
(motor térmico) - um dispositivo para converter a energia interna em energia mecânica.
Qualquer motor de calor tem um aquecedor, o fluido de trabalho (gás ou vapor), que realiza um trabalho por aquecimento (gira um veio de turbina, o pistão move-se, e assim por diante) e um refrigerador.A figura abaixo mostra um diagrama do motor de calor.Base
dos motores térmicos atuais
Cada funcionamento do motor de calor devido ao motor.Para realizar o trabalho que ele precisa de ambos os lados das lâminas de turbinas ou motores alternativos, era diferença de pressão.Esta diferença é conseguido em todos os motores de calor como se segue: a temperatura do corpo de trabalho sobe centenas ou milhares de graus em comparação com a temperatura ambiente.Em turbinas a gás e motores de combustão interna (ICE), a temperatura sobe devido ao fato de que o combustível é queimado no interior do motor.Frigorífico pode agir dispositivos atmosfera ou para fins especiais para condensar vapor e resfriamento de resíduos.Ciclo
Carnot ciclo
(processo cíclico) - um conjunto de alterações no estado de gás, como um resultado do qual ele retorna ao seu estado original (pode fazer o trabalho).Em 1824, físico francês Sadi Carnot mostrou que é vantajoso ciclo do motor de calor (ciclo de Carnot), que consiste em dois processos - isotérmico e adiabático.A figura abaixo mostra um gráfico do ciclo de Carnot: 1-2 e 3-4 - isotérmica, 2-3 e 4-1 - adiabatic.
De acordo com a lei da conservação da energia, o trabalho dos motores de calor, que transporta o motor, é:
A = Q1 Q2,
onde Q1 - a quantidade de calor que é produzido a partir do aquecedor, e Q2 - a quantidade de calor que éexpedidos para o frigorífico.
eficiência térmica é a razão entre a máquina de trabalho A que executa o motor para a quantidade de calor que é obtido a partir do aquecedor:
η = A / Q = (Q2 Q1) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
Em "Reflexões sobre a força motriz de fogo e em máquinas que são capazes de desenvolver essa força" (1824) descreveu o motor de calor de Carnot chamado de "máquina térmica ideal com um gás ideal, que é um corpo de trabalho."Devido às leis da termodinâmica pode calcular a eficiência (o máximo possível) com o aquecedor de motor de calor que tem uma temperatura de T1, e um refrigerador com temperatura T2.Carnot eficiência do motor de calor é:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot provou que o que você quer é um motor de calor real que opera com um aquecedor com uma temperatura T1 e um frigorífico com um T2 temperatura não é capaz de ter uma COP que seria maior do que a eficiência de um motor térmico (ideal).
motor de combustão interna (ICE)
quatro tempos motor de combustão interna é constituída por um ou mais cilindros, pistões, mecanismo de manivela, válvulas de admissão e escape, faísca.Ciclo de trabalho
consiste em quatro medidas:
1) de sucção - mistura de combustível flui através da válvula no interior do cilindro;
2) compressão - ambas as válvulas fechadas;
3) acidente vascular cerebral - a combustão explosiva da mistura de combustível;
4) de escape - emissões de escape.Turbina a vapor
na conversão de energia da turbina a vapor ocorre devido à diferença de pressão de vapor de água na entrada e na saída.
poder de turbinas a vapor modernas alcançar 1.300 MW.
Alguns parâmetros técnicos de capacidade de turbina a vapor de 1.200 MW
- Pressão de Vapor (fresco) - 23,5 MPa.
- temperatura do vapor - 540 ° C.
- turbina consumo de vapor - 3600 t / h.Velocidade
- Rotor - 3000 rpm / min.
- pressão de vapor no condensador - 3,6 kPa.Comprimento
- de Turbine -. 47,9 m turbina
- Mass. - 1900 m
consiste em um compressor de ar, uma câmara de combustão ea turbina a gás.Princípio: o ar é aspirado para dentro do compressor adiabaticamente modo que a sua temperatura sobe para 200 ° C ou mais.Além disso, o ar comprimido entra na câmara de combustão, onde, tanto a alta pressão de combustível líquido é fornecido - querosene, Photog, óleo.Quando o ar de combustão é aquecido até uma temperatura de 1500-2000 ° C, expande-se e aumenta a sua velocidade.O ar que se deslocam a alta velocidade, e os produtos da combustão são dirigidas para dentro da turbina.Após a transição de uma fase para as pás da turbina de combustão dar a sua energia cinética.Parte da energia recebida pela turbina é para girar o compressor;o restante é gasto com a rotação do rotor do gerador, ou aeronaves a hélice do navio, as rodas do carro.
turbinas a gás pode ser usado em conjunto com a rotação das rodas do carro de aeronaves e hélices ou navio, como o motor de jacto.De ar e produtos de combustão são ejectados a alta velocidade a partir da turbina a gás, de modo que o impulso de jacto, que ocorre durante este processo, pode ser utilizado para mover aeronave (avião) e água (barco) navios, transporte ferroviário.Por exemplo, turboélices têm aeronave AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Sonho").Assim, o "Dream", a uma velocidade de vôo de 700-850 km / h é capaz de transportar 250 toneladas de carga a uma distância de quase 15 000 km.É a maior aeronave de transporte no mundo.
problemas ambientais de máquinas térmicas
grande influência sobre o clima tem um estado da atmosfera, em particular a presença de dióxido de carbono e vapor de água.Assim, a alteração no teor de dióxido de carbono conduz a um aumento ou uma diminuição do efeito de estufa, em que o dióxido de carbono absorve uma parte do calor que irradia para o espaço de terra, os atrasos na atmosfera e, assim, aumenta a temperatura da superfície e a atmosfera mais baixa.O fenômeno do efeito estufa desempenha um papel crucial na mitigação das alterações climáticas.Na sua ausência, a temperatura média da atmosfera não seria +15 ° C e inferior em 30-40 ° C.
Agora existem mais de 300 milhões de vários tipos de veículos, o que cria mais de metade de toda a poluição do ar.
um ano para a atmosfera a partir de centrais térmicas a partir da queima de combustíveis liberados 150 milhões de toneladas de óxidos de enxofre, 50 milhões de toneladas de óxido de nitrogênio, 50 milhões de toneladas de cinzas, 200 milhões de toneladas de monóxido de carbono, 3 milhões de toneladas de Theon.
A composição da atmosfera inclui ozônio, que protege a vida na Terra dos efeitos nocivos dos raios ultravioletas.. Em 1982, George Farman, o explorador britânico, sobre o buraco de ozônio na Antártica foi descoberto - uma redução temporária de ozônio na atmosfera.No pico do buraco de ozônio de Outubro de 1987, a 7 quantidade de ozono no que diminuiu em 2 vezes.O buraco de ozônio é provavelmente surgiu como resultado de fatores antrópicos, incluindo o uso industrial da contendo cloro Freon (CFC) que empobrecem a camada de ozono.No entanto, o estudo de 1990.não confirmou este ponto de vista.Muito provavelmente, o surgimento do buraco de ozônio não está relacionado às atividades humanas, e é um processo natural.Em 1992, o buraco de ozônio ártico foi descoberto.Se todos
recolher camada de ozono da atmosfera na superfície da terra e para engrossar a densidade do ar, à pressão atmosférica e a uma temperatura de 0 ° C, a espessura da blindagem do ozono é apenas 2-3 mm!Esse é o conselho.
pouco de história ...
- julho 1769.No engenheiro Paris parque Meudon militar NZ Kyunyo para "vagão fogo", que foi equipado com um motor a vapor de dois cilindros, dirigiu algumas dezenas de metros.
- 1885.Karl Benz, um engenheiro alemão, construiu a primeira potência quatro rodas Motorwagen gasolina automóvel de 0,66 kW, que 29 de janeiro de 1886 recebeu uma patente.Velocidade da máquina atinge 15-18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, inventor alemão, fez o porta-paletes com uma cilindrada de 2,9 kW (4 cv) do carro.A sua velocidade máxima era de 10 Km / h, a capacidade em vários modelos variando de 2 a 5 toneladas.
- 1899.Belga K. Zhenattsi em seu carro ", Jamet Contant" ("Nunca satisfeito") pela primeira vez cruzou a linha velocidade de 100 quilômetros.
Exemplos de resolver problemas
Tarefa 1. motor térmico ideal temperatura do aquecedor é igual a 2000 K, e temperatura do refrigerador - 100 ° C.Determinar a eficiência.
decisão : fórmula
que determina a eficácia de um motor de calor (no máximo):
n = T1-T2 / T1.
n = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
Resposta: a eficiência do motor - 81%.
Tarefa 2. No motor de calor durante a combustão de combustível obtida foi de 200 kJ de calor transferido para o refrigerador e 120 kJ de calor.Qual é a eficiência do motor?
Solução: fórmula
para determinar a eficiência deste tipo é:
n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 · J 105 - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Resposta: a eficiência do motor de calor - 40%.
Tarefa 3. Qual é a eficiência de um motor de calor, se o corpo de trabalho depois de receber a quantidade de calor a partir do aquecedor para realizar o trabalho de 1,6 MJ 400 kJ?Quanto calor foi transferido para o refrigerador?
Solução : eficiência
pode ser determinada pela fórmula
N = A / Q1.
n = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
quantidade de calor transmitida refrigerador pode ser determinada pela fórmula
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Resposta: motor de calor tem uma eficiência de 25%;a quantidade de calor transferido para a geladeira - 1,2 x 106 J.
