potrebujejo za izkoriščanje mehanske energije v proizvodni pripeljala do toplotnih strojev.
naprava toplotni stroji
toplota motorja (toplota motorja) - naprava za pretvorbo notranjo energijo v mehansko energijo.
Vsa toplota, motor ima grelec, delovno tekočino (plina ali hlapov), ki opravlja delo s segrevanjem (vrti turbinsko gred, batnih poteze, in tako naprej) in hladilnik.Spodnja slika prikazuje diagram toplotnega motorja.
podlagi trenutnih toplotnih motorjev
Vsak delujočih toplotni motor zaradi motorja.Opravljati delo, ki ga potrebuje, da na vsaki strani lopatic batnimi motorji ali turbina je bila razlika tlaka.Ta razlika je doseženo v vseh toplotnih motorjev, kot sledi: temperatura delovnega telesa dvigne sto ali tisoč stopinj v primerjavi s temperaturo okolice.V plinskih turbin in motorjev z notranjim zgorevanjem (MNZ), se temperatura dvigne zaradi dejstva, da je gorenjem goriva v motorju.Hladilnik lahko deluje vzdušje ali namenskih naprav za kondenzacijske in hlajenje odpadne pare.
Carnotov cikel
cikel (ciklični proces) - sklop sprememb v stanju plina, zaradi katerega se vrne v prvotno stanje (lahko ne dela).Leta 1824, francoski fizik Sadi Carnot je pokazala, da je koristno, da se cikel toploto motorja (Carnotov cikel), ki je sestavljen iz dveh procesov - izotermičen in neprehoden za toploto.Spodnja slika prikazuje graf Carnot cikla: 1-2 in 3-4 - izoterma, 2-3 in 4-1 - adiabatno.
V skladu z zakonom o ohranjanju energije, delo toplotnih motorjev, ki nosi motor, je:
A = Q1- Q2,
kjer Q1 - količina toplote, ki se proizvaja iz grelnika in Q2 - količina toplote, ki jeposlani v hladilniku.
toplotna učinkovitost je razmerje med delovnim strojem A, ki izvaja motor na količino toplote, ki jo dobimo iz grelnika:
H = A / Q = (Q1- Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.
V "Misli na pogonsko silo ognja in na strojih, ki so sposobni razvijati to silo« (1824) je opisal toplote Carnotov stroj, imenovan "idealni toplotni stroj z idealnega plina, ki je delovno telo."Zaradi zakonov termodinamike lahko izračunamo učinkovitost (najvišja možna) s toplotno grelec motorja, ki ima temperaturo T1, in hladilnik s temperaturo T2.Carnotov izkoristek toplote motorja:
ηmax = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
Sadi Carnot je izkazalo, da je tisto, kar hočeš pravi toplotni stroj, ki deluje z grelcem s temperaturo T1 in hladilnik s temperaturo T2 ni sposoben imeti COP, ki bi bila višja od učinkovitosti toplotnega motorja (idealno).(ICE) motor
motor z notranjim zgorevanjem
štiritaktni z notranjim zgorevanjem, sestavljena iz ene ali več valjev, bata, ročični mehanizem, sesalnih in izpušnih ventilov, iskro.
delovni cikel je sestavljen iz štirih ukrepov:
1) sesanjem - gorljiva zmes teče skozi ventil v valju;
2) stiskanje - oba ventila zaprta;
3) kap - eksplozivno izgorevanje zmesi goriva;
4) izpušnih - emisije izpušnih plinov.
parna turbina v energetsko pretvorbo parne turbine nastane zaradi razlike tlaka vodne pare na vstopu in izstopu.
moč sodobnih parnih turbin dosegla 1.300 MW.
Nekateri tehnični parametri parne turbine zmogljivostjo 1200 MW
- parni tlak (sveže) - 23,5 MPa.
- temperatura pare - 540 ° C.
- poraba parna turbina - 3600 t / h.
- Rotor hitrost - 3000 rpm / min.
- parni tlak v kondenzatorju - 3,6 kPa.
- dolžina Turbine. - 47.9 m
- Mass turbina -. 1900 m
toplotni stroj je sestavljen iz kompresor, zgorevalne komore in plinske turbine.Princip: zrak posesa v kompresorju adiabatično tako da je njena temperatura naraste na 200 ° C ali več.Nadalje je stisnjen zrak vstopi v zgorevalno komoro, v kateri se opravi tako visok tlak tekoče gorivo - kerozin, photog, olja.Ko se zgorevalni zrak segreva na temperaturo 1500-2000 ° C, da se širi in poveča svojo hitrost.Zrak se gibljejo z veliko hitrostjo in produkti zgorevanja so usmerjeni v turbino.Po prehodu iz ene stopnje do lopatic plinske turbine, da svoje kinetično energijo.Del, ki ga turbine prejeto energije za vrtenje kompresorja;preostanek pa se porabi za vrtenje generatorja rotorja, propelerja letala ali ladje, kolesi avtomobila.
plinske turbine lahko uporabimo poleg vrtenja koles vozila in letal propelerji ali ladje, kot reaktivnega motorja.Zračne in izgorevanja izdelki so izvrže pri visoki hitrosti iz plinske turbine, tako da je jet potisk, ki se pojavlja v tem procesu, se lahko uporablja za premikanje letala (letala) in vodo (boat) ladje, železniški prevoz.Na primer, turbopropelerskih imajo letala AN-24, AN-124 ("Ruslan"), AN-225 ("Dream").Tako je "Dream" pri hitrosti letenja 700-850 km / h, je sposoben izvajati 250 ton tovora na razdalji skoraj 15 000 km.To je največji promet letalo na svetu.
Okoljski problemi toplotnih strojev
velik vpliv na podnebje je stanje ozračja, zlasti prisotnost ogljikovega dioksida in vodne pare.Tako je sprememba v vsebnosti ogljikovega dioksida vodi do povečanja ali zmanjšanja učinka tople grede, v katerem ogljikov dioksid absorbira nekaj toplote, ki izžareva v zemeljsko prostor, zamude v ozračju in s tem poveča temperatura površine in spodnji vzdušje.Pojav učinka tople grede igra ključno vlogo pri blaženju podnebnih sprememb.V njegovi odsotnosti, povprečna temperatura ozračja ne bi +15 ° C in nižje za 30-40 ° C.
Sedaj obstaja več kot 300 milijonov različnih tipov vozil, ki ustvarjajo več kot polovico vseh onesnaženosti zraka.
1 leto v ozračje iz termoelektrarn pri zgorevanju goriv, ki se bo sprostil 150 milijonov ton žveplovih oksidov, 50 milijonov ton dušikovega oksida, 50 milijonov ton pepela, 200 milijonov ton ogljikovega monoksida, 3 milijone ton Theon.
Sestava atmosfere vsebuje ozon, ki ščiti življenje na Zemlji pred škodljivimi vplivi ultravijoličnih žarkov.. Leta 1982 je bil George Farman, britanski raziskovalec, nad ozonsko luknjo na Antarktiki odkrili - začasno zmanjšanje ozona v ozračju.Na vrhuncu ozonske luknje 7. oktobra 1987 se je količina ozona v njej zmanjšal za 2-krat.Ozonska luknja je verjetno nastala kot posledica antropogenih dejavnikov, vključno z industrijsko uporabo Freon vsebuje klor (CFC), ki tanjšajo ozonski plašč.Vendar pa je raziskava 1990.ni potrdil to stališče.Najverjetneje nastanek ozonske luknje ni povezana s človekovimi dejavnostmi, in je naravni proces.Leta 1992 je bila Arktika ozonska luknja odkrili.Če so vsi
zbirajo atmosferski ozonske plasti v zemeljski površini in jo zgostimo z gostoto zraka pri atmosferskem tlaku in temperaturi 0 ° C, debelina ozonskega ščita je samo 2-3 mm!To je cel svet.
malo zgodovine ...
- julij 1769.V Pariz park Meudon vojaški inženir NZ Kyunyo v "ogenj vagona", ki je bil opremljen s parnim motorjem dva valja, odpeljal nekaj deset metrov.
- 1885.Karl Benz, nemški inženir, zgradili prvo štirikolesno avtomobilski bencin Motorwagen močjo 0,66 kW, kar 29 januar 1886 prejel patent.Hitrost stroj doseže 15-18 km / h.
- 1891.Na paletnik Gottlieb Daimler, nemški izumitelj, ki s prostornino motorja 2,9 kW (4 KM) iz avtomobila.Njegova največja hitrost je bila 10 km / h, zmogljivost v različnih modelov, od 2 do 5 ton.
- 1899.Belgijski K. Zhenattsi v njegov avto, "JAMET konstantnih" ("nikoli zadovoljen") prvič prečkal hitrost 100 kilometrov postavo.
Primeri reševanja problemov
Naloga 1. temperatura grelec idealni toplotni stroj je enaka 2000 K, in temperatura hladilnik - 100 ° C.Ugotoviti učinkovitost.
odločitev :
formula, ki določa učinkovitost toplotnega motorja (največ):
N = T1-T2 / T1.
n = (2000K - 373 K) / 2000 K = 0,81.
Odgovor: Učinkovitost motor - 81%.
Naloga 2. V toplote motorja med izgorevanje goriva smo dobili 200 kJ toplote prenese v hladilnik in 120 kJ toplote.Kakšna je učinkovitost motorja?
Rešitev:
formula za določitev učinkovitosti te vrste je:
n = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 · 105 J - 1,2 x 105 J) / 2 · 105 J = 0,4.
Odgovor: Učinkovitost toplotni stroj - 40%.
Naloga 3. Kakšen je izkoristek toplotnega stroja, če je delovno telo po prejemu količino toplote iz grelca za opravljanje dela v višini 1,6 MJ 400 kJ?Koliko toplote smo prenesli v hladilnik?
Rešitev: Lahko učinkovitost
se določi s formulo
n = A / Q1.
N = 0,4 · 106 J / 1,6 · 106 J = 0,25.
prenosljivih hladilnik količina toplote, ki se lahko določi s formulo
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 106 J - 0,4 · 106 J = 1,2 × 106 J.
Odgovor: toplotni motor ima izkoristek 25%;količina toplote prenese v hladilniku - 1,2 x 106 J.
