Modern gerçekler ısı motorları geniş operasyon gerektirir.Elektrik motorları ile bunların yerine çok sayıda girişimleri başarısızlık geçiyor.Otonom sistemlerde elektrik enerji birikimi ile ilgili sorunlar büyük zorluklarla çözülür.Hala
onların uzun süreli kullanım dayalı elektrik üretim teknolojisi pillerin ilgili konular.Elektrikli araçların hız karakteristikleri çok araba İçten yanmalı motorların olanlar vardır.Hibrit motorlar yaratılmasında
ilk adımlar önemli ölçüde çevre sorunlarının çözümünde, metropollerde zararlı emisyonları azaltmak olabilir.Kinetik enerjiye buhar enerjisini dönüştürme
biraz tarih
imkanı eski çağlardan beri bilinmektedir.130 BC: İskenderiye Filozof Kahraman seyirci buhar oyuncak sunulan - eolipil.Buharla dolu Küre, ondan kaynaklanan jetlerin eylem altında rotasyon geldi.Zaman modern buhar türbininin Bu prototip uygulama bulamadık.
yıllar ve filozof gelişme yüzyıllar eğlenceli bir oyuncak olarak kabul.1629 yılında İtalyan D. Branca proaktif bir türbin yarattı.Buhar hareket bıçaklı verilen diski ayarlayın.O zamandan beri
, buhar motorları hızlı bir gelişme.Isı motorlarında kullanılan makine parçalarının ve mekanizmaların hareket enerjisine iç enerjinin
ısı motoru
dönüşümü.
Ana parçalar: bir ısıtıcı (dışarıdan enerji elde etme sistemi), çalışma gövdesi (yararlı bir etki yapar), buzdolabı.Çalışma sıvısı yararlı işler için iç enerji yeterli stok biriktirmek için
ısıtıcı tasarlanmıştır.Buzdolabı fazla enerji kaldırır.
ana karakteristiği verimli ısı motorlarının verimliliğini denir.Bu değer yararlı işler için harcanan ne kadar ısıtma için harcanan enerji gösterir.Daha yüksek verim, makinenin daha karlı işlemi, ancak bu değer% 100 geçemez.
hesaplama verimliliği
Q1 eşit dış enerji satın ısıtıcıyı edelim.Enerji gönül buzdolabı Q2 iken vücudun çalışma, çalışma A yapmak.
tanımına göre, etkinlik miktarını hesaplayın:
η = A / S1.Biz o A = S1 varsayalım - Q2.;
- verimi 1 (veya% 100) geçemez: - / Q1 = 1 Q2 / Q1, aşağıdaki sonuçlara - bir ısı motoru Dolayısıyla verimlilik
formül formu η = (Q2 Q1) sahiptir
- bu değeri maksimize etmek için, ya ısıtıcı, veya enerji azalmasına alınan enerjiyi artırmak, buzdolabı verdi gerekir;
- artış enerji ısıtıcı çalışma yakıtların kalitesini değiştirmek için;
- , buzdolabı verilen enerjiyi azaltmak motorların tasarım özellikleri elde etmek için izin verir.
ideal ısı motoru
mümkün, (-% 100'e eşit bir ideal) maksimum olacağını verimliliğini böyle bir motoru oluşturmak için?Fransız fizikçi ve yetenekli bir mühendis Sadi Carnot çalıştı bu sorunun cevabını bulun.1824 yılında gazların süreçlerin teorik hesaplamalar serbest bırakıldı.İdeal makine doğasında
temel fikir, ideal bir gaz ile geri yöntemlerin uygulanmasıyla olarak kabul edilebilir.Olan bir T1 sıcaklığında gaz izotermal genişlemesi ile başlayın.Bu amaç için gerekli olan ısı miktarı, - Q1.Gaz ısı (adyabatik süreç) olmadan genişler zaman.Sıcaklık T2 ulaşan gaz buzdolabı enerji Q2 geçerek izotermal sıkıştırılır.Özgün durumuna gaz dönüşü adyabatik yapılır.Kesin hesaplama ile ideal Carnot ısı motoru
verimliliği bir ısıtıcı vardır sıcaklık ısıtma ve soğutma cihazlarının arasındaki sıcaklık farkı, oranıdır.(- T2 T1) / T1 η =: Bu gibi görünüyor.Bir ısı motoru
olası verimlilik, formül formu vardır: η = 1 - T2 / T1, sadece ısıtıcı ve soğutucu sıcaklıkları bağlıdır ve% 100'den fazla olamaz.
Üstelik bu ilişki bize ısı motorları verimliliği birlik sadece buzdolabı mutlak sıfır sıcaklık eşit olabilir kanıtlamak için izin verir.Bilindiği gibi, bu değer ulaşılamaz.
teorik hesaplamalar herhangi bir tasarım ısı motorun maksimum Carnot etkinliğini belirlemek için izin verir.
şöyle Carnot teoremi olduğunu Kanıtlanmış.Hiçbir koşulda keyfi ısı motoru aynı verimliliği ideal ısı motor daha fazla bir verim olması mümkün değildir.Isıtıcı sıcaklığı 800 ° C'dir ve buzdolabında 500 ° C'nin altında sıcaklığı, ideal bir ısı motoru verimi ne
Örnek çözme
Örnek 1. ?
T1 = 800 ° C = 1.073 K, AT = 500 ° C = 500 K, η -?Tanım olarak
:
Çözelti η = (T1 - T2) / T1.
Bu buzdolabının ısı verilen, ancak değildi AT = - dolayısıyla (T1, T2),:
η = DT / T1 = 500 K / 1073 K = 0,46.
Cevap: verimlilik =% 46.Nedeniyle enerji ısıtıcı bir kilojoule edinimi için yararlı işler 650 J. ısıtıcı ısı motoru sıcaklığı nedir yapılırsa
Örnek 2. , ideal ısı motorun verimliliğini belirleyin, soğutma sıvısı sıcaklığı - 400 K?
Q1 = 1 kJ = 1.000 J = 650 J, T2 = 400 K, η A - ?, T1 =?
Çözüm: Biz ısı ayarı bahsediyoruz Bu problemde
, verimlilik hangi formülle hesaplanabilir:
η = A / Q1.
ısıtıcı kullanımı formülü ideal ısı motor verimiyle sıcaklığını belirlemek için:
η = (T1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.
matematiksel dönüşümleri tamamlayarak, biz edinin:
T1 = T2 / (1 η).
T1 = T2 / (1- A / Q1).
Biz hesaplamak:
η = 650 J / 1000 J = 0.65.
T1 400 K / (1- 650 J / 1000 J) = 1142,8 K.
Cevap =: η =% 65 T1 = tasarlanmış 1142,8 K.
gerçek koşullar
ideal ısı motoru karşılamak içinİdeal süreçler.Iş, sadece izotermal süreçlerinde yapılır değeri Carnot çevriminin grafikte tarafından sınırlanmış alan olarak tanımlanır.
Aslında, sıcaklık değişimleri eşlik etmediği işlem gazının durumunu değiştirme koşulları yaratmak için mümkün değildir.Çevre nesnelerle ısı değişimini engeller Böyle bir malzeme.Adyabatik işlemi gerçekleştirmek için imkansız hale gelir.Gaz, ısı transfer sıcaklık durumunda değiştirilmesi gerekir.Gerçek koşullar altında yaratılan ısı motorlarının
verimliliği motorlarının ideal verimliliği önemli ölçüde farklıdır.Gerçek motorlarında süreç hacmini değiştirme sürecinde maddeyi çalışma iç termal enerji değişimi ısıtıcı ısı miktarı akını telafi ve buzdolabı iade edilemez o kadar hızlı olduğunu unutmayın.
Diğer ısı motorları
gerçek motorlar farklı döngülere yapmaktadır:
- Otto çevrimi: sabit hacim adyabatik değişikliklere süreci, bir kısır döngü yaratarak;
- döngüsü Dizel: isobar, adyabatik, isochor, adyabatik;
- gaz türbini: sabit bir basınçta meydana gelen bir işlem olup, adyabatik değiştirilir döngü kapanır.
modern teknolojinin koşullarında (yakın idealine getirmek için) reel motorlarda denge süreçleri oluşturma mümkün değildir.Isı motorların verimliliği, hatta ideal bir ısı ayarı ile aynı sıcaklık koşulları ile önemli ölçüde daha düşüktür.Gerçek motorların verimliliğini artırmak için süreç içinde bir referans noktası haline geliyor
Ama, Carnot çevrimi verimlilik hesaplama formülü rolünü azaltmak değil.
yolları ideal ve gerçek ısı motorları karşılaştırılması verimini
değiştirmek için, buzdolabının sıcaklığı ya da son olamaz fazlalaştı.Genellikle buzdolabı atmosfer düşündü.Atmosfer can sadece yaklaşık hesaplamalar sıcaklığını alın.Tecrübe gösterir içten yanmalı motorlarda olduğu gibi (DVS olarak kısaltılır) motoru egzoz gazlarının sıcaklığına eşit soğutma suyu sıcaklığı,.
ICE - Isı motoru dünyamızda en yaygın.Bu durumda verimli ısı motoru yakıtı yakarak oluşturulan sıcaklığına bağlıdır.Buhar motoru temel fark bir hava-yakıt karışımı füzyon makinesi fonksiyonlarını ve çalışma sıvısı ısıtıcı cihaz bir olduğunu.Yanan karışım motorun hareketli parçalar üzerinde baskı yaratmaktadır.Gazların çalışma sıcaklığının arttırılması
ölçüde yakıt özelliklerini değiştirerek elde edilir.Ne yazık ki, süresiz bunu yapmak mümkün değildir.Motorun bir yanma odasından yapılan her türlü materyal, erime noktası vardır.Isı malzemelerin direnci - motorun temel özellikleri ve verimliliği önemli ölçüde etkileyecek yeteneği.Biz buhar türbini, 800 K çalışan buhar girişi sıcaklığını ve egzoz gazı düşünürsek
motor verimi
Değerler - 300 K, bu makinenin verimi% 62'dir.Gerçekte, ancak bu değer 40% aşmamaktadır.Bu azalma türbin konut ısıtılması üzerine ısı kaybından kaynaklanır.İçten yanmalı motorların
en büyük değer verimi% 44 geçmez.Yakın gelecekte sorununu - Bu değeri arttırmak.Malzemelerin özelliklerini değiştirme, yakıt - Bu insanlığın en iyi zihinleri istihdam, üzerinde bir sorundur.
