potrebujú pre využitie mechanickej energie pri výrobe viedol k tepelnej stroja.
zariadenie tepelné motory
tepelný motor (tepelný motor) - zariadenia na premenu vnútornú energiu na mechanickú energiu.
Všetko teplo motor má kúrenie, pracovné tekutiny (plyn alebo para), ktorý vykonáva prácu kúrenie (otáča hriadeľ turbíny, piest sa pohybuje, a tak ďalej) a chladničkou.Nižšie uvedený obrázok znázorňuje schému tepelného stroja.
základe súčasných tepelných strojov
Každý fungujúcich tepelný motor kvôli motoru.Vykonávať prácu, ktoré potrebuje, aby na oboch stranách piesta motora alebo lopatky turbíny sa tlakový rozdiel.Tento rozdiel je dosiahnutý vo všetkých tepelných strojov v nasledujúcim spôsobom: teplota pracovný orgán stúpa stovky alebo tisíce stupňov v porovnaní s okolitou teplotou.V plynových turbínach a spaľovacích motorov (ICE), teplota stúpa vzhľadom k tomu, že palivo sa spálil vnútri motora.Chladnička môžu pôsobiť atmosféru alebo jednoúčelových zariadení pre kondenzačné a chladenie odpadovej pary.
Čarnota cyklus
cyklus (cyklický proces) - súbor zmien stavu plynu, v dôsledku ktorej sa vracia do svojho pôvodného stavu (môže robiť svoju prácu).V roku 1824, francúzsky fyzik Sadi Carnot ukázala, že je výhodné cyklu tepelného motora (Carnot cyklus), ktorý sa skladá z dvoch procesov - izotermické a adiabatická.Nižšie uvedený obrázok ukazuje graf Carnotovho cyklu: 1-2 a 3-4 - izoterma, 2-3 a 4-1 - adiabatický.
V súlade so zákonom o zachovaní energie, práce tepelné motory, ktorá nesie motor, je:
A = Q1- Q2,
kde Q1 - množstvo tepla, ktoré je vyrobené z ohrievača, a Q2 - množstvo tepla, ktoré jezasielané do chladničky.
tepelná účinnosť je pomer pracovného stroja, A, ktorá spustí motor na množstvo tepla, ktoré sa získava z ohrievača:
N = A / Q = (Q1- Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
V "Myšlienky na pohonné sily ohňa a na stroje, ktoré sú schopné vyvinúť túto silu" (1824) opísal Carnot tepelného motora volal "ideálny tepelný motor s ideálnym plynom, ktorý je pracovným orgánom."Vzhľadom k zákonov termodynamiky môžu vypočítať efektivitu (v maximálnej možnej) s ohrievačom tepelného motora, ktorý má teplotu T1, a chladničkou s teplotou T2.Carnot tepelná účinnosť motora:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot preukázal, že to, čo chcete, je skutočný tepelný motor, ktorý pracuje s ohrievačom s teplotou T1 a chladničkou s teplotou T2 nie je schopný mať COP, ktorá by bola vyššia ako účinnosť tepelného motora (ideálne).
spaľovací motor (ICE)
štvortaktný spaľovací motor sa skladá z jedného alebo viacerých valcov, piest, kľukovým mechanizmom, sacích a výfukových ventilov, iskrou.Pracovný cyklus
sa skladá zo štyroch opatrení:
1) odsávaním - horľavá zmes preteká ventilom vo valci;
2) kompresia - oba ventily zatvorené;
3) zdvih - explozívne horenie zmesi paliva;
4) výfuku - výfukové emisie.
parnej turbíny v premeny energie parnej turbíny dochádza v dôsledku rozdielu tlaku vodnej pary na vstupe a výstupe.
sila moderných parných turbín dosiahne 1.300 MW.
Niektoré technické parametre parnej turbíny kapacitou 1200 MW
- tlak pár (čerstvé) - 23,5 MPa.
- teplota pary - 540 ° C.
- spotreba pary turbíny - 3600 t / h.
- otáčky rotora - 3000 ot / min.Tlak pary
- v kondenzátore - 3,6 kPa.
- dĺžka turbíny. - 47,9 m
- Mass turbíny. - 1900 m
sa skladá zo vzduchového kompresora, spaľovacej komory a plynové turbíny.Princíp: vzduch je nasávaný do kompresora adiabaticky tak, aby jeho teplota stúpne na 200 ° C alebo viac.Ďalej, stlačený vzduch vstupuje do spaľovacej komory, kde je dodávaný ako kvapalné palivo s vysokým tlakom - petrolej, Photog, oleje.Ak je spaľovací vzduch zohreje na teplotu 1500-2000 ° C, sa rozširuje a zvyšuje jeho rýchlosť.Vzduch pohybuje vysokou rýchlosťou, a produkty spaľovania sú nasmerované do turbíny.Po prechode z jednej etapy k lopatiek spaľovacej turbíny zaujme kinetickú energiu.Časť energie prijatej turbínou je otočiť kompresor;zvyšok pripadá na otáčanie rotora generátora, vrtule lietadla alebo lode, kolesá vozidla.
plynové turbíny môže byť použitý navyše k otáčania kolies vozidla a leteckých vrtuľou alebo lode, ako prúdového motora.Vzduchu a spalín sa vysunie pri vysokej rýchlosti z plynovej turbíny, takže ťah jet, ku ktorému dochádza v priebehu tohto procesu, môže byť použitý k pohybu lietadla (letúna) a voda (čln) lode, železničnú dopravu.Napríklad, turboprops majú lietadlá AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("sen").To znamená, že "sen" pri rýchlosti letu 700-850 km / h, je schopný niesť 250 ton nákladu na vzdialenosť takmer 15 000 km.Jedná sa o najväčšie dopravné lietadlo na svete.
environmentálne problémy tepelných strojov
veľký vplyv na klímu je stav atmosféry, najmä prítomnosť oxidu uhličitého a vodnej pary.To znamená, že zmena v obsahu oxidu uhličitého vedie k zvýšeniu alebo zníženiu skleníkového efektu, v ktorej oxid uhličitý absorbuje časť tepla, ktorá vyžaruje do zeme priestoru, oneskorenie v atmosfére, čím zvyšuje teplotu povrchu a dolné atmosféru.Fenomén skleníkového efektu hrá kľúčovú úlohu pri zmierňovaní klimatických zmien.Pri jeho absencii, priemerná teplota atmosféry nebude +15 ° C a nižšia o 30 až 40 ° C.
Teraz existuje viac ako 300 miliónov rôznych typov vozidiel, ktoré tvoria viac ako polovicu celkového znečistenia ovzdušia.
1rok do ovzdušia z tepelných elektrární zo spaľovania palív vydané 150 miliónov ton oxidu siričitého, 50 miliónov ton oxidu dusíka, 50 miliónov ton popola, 200 miliónov ton oxidu uhoľnatého, 3 milióny ton Theon.
Zloženie atmosféry zahŕňa ozón, ktorý chráni všetok život na Zemi pred škodlivými účinkami ultrafialového žiarenia.. V roku 1982, George Farman, britský prieskumník, nad Antarktídou ozónová diera bola objavená - dočasné zníženie ozónu v atmosfére.Na vrchole ozónovej diery 7. októbra 1987 množstvo ozónu v nej znížil o 2 krát.Ozónovej diery je pravdepodobne vznikli v dôsledku antropogénnych faktorov, vrátane priemyselného využitia obsahujúce chlór freónov (CFC), ktoré poškodzujú ozónovú vrstvu.Štúdie však 1.990.nie je tento názor potvrdil.S najväčšou pravdepodobnosťou, vznik ozónovej diery nesúvisí s ľudskou činnosťou, a je prirodzený proces.V roku 1992, Arktída ozónová diera bola objavená.Ak sú všetky
zhromažďovať atmosférický ozónovú vrstvu, v zemskom povrchu a zahustiť do hustoty vzduchu pri atmosférickom tlaku a pri teplote 0 ° C, hrúbka ozónovej štítu je len 2-3 mm!To je celá doska.
Trocha histórie ...
- júla 1769.V Paríži parku Meudon vojenský inžinier NZ Kyunyo na "oheň" vozidla, ktorý bol vybavený parným strojom dvojvalcového, išiel niekoľko desiatok metrov.
- 1.885.Karl Benz, nemecký inžinier, staval prvé štvorkolesové auto benzínový Motorwagen výkon 0,66 kW, čo 29.januára 1886 dostal patent.Stroj dosahuje rýchlosť 15-18 km / h.
- 1891.Gottlieb Daimler, nemecký vynálezca, robil paletový vozík s motorom o objeme 2,9 kW (4 konských síl), z auta.Jeho maximálna rýchlosť bola 10 km / h, kapacita v rôznych modeloch v rozmedzí od 2 do 5 ton.
- 1.899.Belgický K. Zhenattsi v aute, "Jamet Contant" ("nikdy spokojný") po prvýkrát prekročil rýchlosť 100 kilometrov potrubia.
príklady riešenia problémov
Zadanie 1. teploty ohrievač ideálny tepelný motor je rovná 2000 K a teplota chladničky - 100 ° C.Určiť účinnosť.
rozhodnutie :
vzorec, ktorý určuje účinnosť tepelného motora (maximálny):
N = T1-T2 / T1.
N = (2000K - 373 K) / 2000 = 0,81 K.
Odpoveď: Účinnosť motor - 81%.
Task 2. V tepelného motora pri spaľovaní paliva bolo získané 200 kJ tepla preneseného do chladničky a 120 kJ tepla.To, čo je účinnosť motora?
Riešenie:
vzorec pre stanovenie účinnosti tohto typu je:
n = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Odpoveď: účinnosť tepelný motor - 40%.
Task 3. Čo je účinnosť tepelného stroja, v prípade, že pracovné teleso po obdržaní množstvo tepla z ohrievača za účelom vykonania práce 1,6 MJ 400 kJ?Koľko tepla bol prevedený do chladničky?
Riešenie: účinnosť
môže byť určená podľa vzorca
N = A / Q1.
N = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
množstvo Prenášaný chladnička tepla, môže byť stanovená podľa vzorca
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Odpoveď: tepelný motor má účinnosť 25%;množstvo tepla prevedená do chladničky - 1,2 x 106 J.
