MoodustamineKolledžid ja ülikoolid

Heat mootori: tsükli töö tõhusust. Keskkonnaprobleemid termilise masinatega. Mis see on - ideaalne soojuse mootor?

Vajadus kasutada mehaanilise energia tootmise viinud tekkimist termilise masinatega.

Üksuse soojusjõumasinates

Heat mootori (soojuse mootor), - seade, ümberehitamiseks sisemine energia mehaaniliseks energiaks.

Iga soojuse mootor on kütteseade, töövedeliku (gaasi või auru), mis teostab tööd soojendus (tulemuseks Turbiini pöörlemine võlli, kolb liigub, ja nii edasi) ja külmkapp. Alloleval joonisel on toodud diagramm soojust mootori.

Põhitõed etappe soojusjõumasinates

Iga soojust mootori tööd, kuna mootor. Tegema tööd tal vaja kummalgi pool mootori kolvi või turbiinide labad oli rõhkude vahe. See erinevus on saavutatud kõik soojusjõumasinates järgmiselt: töövedeliku temperatuuri tõstetakse kuni sadu või tuhandeid kraadi võrreldes ümbritseva keskkonna temperatuuril. In gaasiturbiinid ja sisepõlemismootorid (ICE) on temperatuuri tõus tingitud asjaolust, et kütuste põletamisel mootori sees. Külmkapp võib toimida keskkonnas või eriotstarbelised seadme jahutamiseks ja kondenseerimisel kulutatud auru.

Carnot tsükkel

Tsükkel (tsükliline protsess) - kogum gaasi seisukorras muutusi, mille tulemusel see tagastatakse algolekus (saab teha tööd). 1824. Prantsuse füüsik Sadi Karno näidanud, et see on kasulik soojuse mootori tsükli (Carnot tsükkel), mis koosneb kahest protsessist - isotermiline ja adiabaatiline. Alloleval joonisel on toodud graafik Carnot tsükkel: 1-2 ja 3-4 - isotermi, 2-3 ja 4-1 - adiabaatiliselt.

Vastavalt seadusele energia jäävuse töö soojusjõumasinates mis täidab mootor on:

A = Q1 - Q2,

1, kus Q - soojushulk, mis on saadud kütteseadme ja 2 Q - soojushulk, mis on saadetud külmkappi.
Kasutegur on suhe soojust mootori tööks A, mis täidab mootori soojuse koguse, mis on saadud kütteseadme:

η = A / Q = (Q1 - Q2) / Q1 = 1 - Q2 / Q1.

In "Mõtted võimsusõpetuse tulekahju ja masinaid, mis suudavad arendada seda jõudu" (1824) kirjeldas Carnot soojusmootorit nime all "ideaalne soojuse mootor ideaalne gaas, mis on tööorgan." Tänu termodünaamika saab arvutada tõhusust (maksimaalne võimalik) koos soojuse mootorisoojendusega mis on temperatuur T 1 ja külmik, mille temperatuur T 2. Carnot soojusmootorit kasutegur on:

η max = (T 1 - T2) / T1 = 1 - T2 / T1.

Sadi Karno tõestanud, et soovitud termilise tõeline masin, mis töötab kerise temperatuuri T 1 ja jahuti temperatuuril T2 ei ole võimalik omada efektiivsust, mis ületaks tõhusust soojust mootori (ideaalne).

Sisepõlemismootor (ICE)

Neljataktilised sisepõlemismootor sisaldab ühte või mitut silindrid, kolvist väntmehhanismi, sisse- ja väljalaskeklapid, säde.


Töötsükkel koosneb neljast lööki:

1) imemiskiirust - põlemisseguga läbib klapi silindrisse;
2) Compression - mõlema klapi suletud;
3) insult - plahvatuslik põlemine segu;
4) Heitgaaside - vabastada heitgaasid atmosfääri.

auruturbiin

Auruturbiini energia muundamise esineb erinevuse tõttu veeauru surveolukordadele sisendava ja väljundava.
Võimsus kaasaegse auruturbiinid jõuda 1300 MW.

Mõned tehnilised parameetrid auruturbiini 1200 MW

  • Aururõhk (värske) - 23,5 MPa.
  • Auru temperatuur - 540 ° C.
  • Auru voolu turbiini - 3600 m / h.
  • Pöörlemiskiiruselt - 3000 p / min.
  • Aururõhku kondensaatoris - 3,6 kPa.
  • turbiini Pikkus - 47,9 m.
  • Mass turbiini - 1900 m.

Thermal masina koosneb õhukompressor põlemiskambrisse ja gaasiturbiini. KASUTAMINE: adiabaatiliseld imetakse kompressorisse, mistõttu selle temperatuur tõuseb kuni 200 ° C või enam. Järgmiseks suruõhk siseneb põlemiskambrisse, kus kõrgsurve samaaegselt tarnitud vedelkütuse - petrooleumi Photogen kütteõli. Põlemisel õhus kütuse kuumutati temperatuurini 1500-2000 ° C, see paisub ja suurendab selle kiirusega. Õhk liigub suurel kiirusel ning põlemisjääkide suunatakse turbiini. Pärast üleminekut lavale põlemisel turbiinide labad anda oma kineetilise energia. Osa saadav energia turbiini on kompressori rotatsiooni; Ülejäänud osa tarbitakse generaatori rootor, rootori õhusõidukite või merelaev, sõiduki ratta.

Gaasiturbiini saab kasutada lisaks vahelduva lennuk ja sõiduki rattad või sõukruvide laeva, nagu reaktiivmootoriga. Air ja põlemisgaasid rõdult suure kiirusega gaasiturbiini, nii jet tõukejõu, mis tekib selle protsessi võib kasutada liikumiseks õhusõidukite (lennuki) ja vee (laev) laevade, raudteetransport. Näiteks turbopropelleriga mootoritel on lennukid AN-24, AN-124 ( "Ruslan"), Ru-225 ( "Unenägu"). Seega "Dream" on lennu kiirus 700-850 km / h on suuteline 250 tonni lasti üle vahemaa peaaegu 15000 km. See on suurim transpordilennuk maailmas.

Keskkonnaprobleemid termilise masinad

Suur mõju kliima on õhutingimuste eriti olemasolevad süsinikdioksiid ja veeaur. Seega muutus süsinikdioksiidi sisaldus viib suurenemise või vähenemise kasvuhooneefekti, milles süsinikdioksiid neelab mõned soojust, mis kiirgab maasse ruumi, viivitused atmosfääris suureneb ja seega pinnatemperatuur ja alumine atmosfääri. Nähtus kasvuhooneefekt mängib olulist rolli kliimamuutuste leevendamise. Selle puudumisel keskmine temperatuur planeedil poleks +15 ° C ja madalam 30-40 ° C.

maailma on nüüd rohkem kui 300 miljoni erinevat tüüpi sõidukite, mis loovad rohkem kui poole kogu õhusaaste.

Üle 1 aasta atmosfääri alates soojusenergia kütuse põletamisel eraldatakse 150 miljonit tonni vääveloksiidide, 50 miljonit tonni lämmastikoksiidi, 50 miljonit tonni tuhka, 200 miljonit tonni süsinikoksiidi 3 miljonit tonni Feona.

Kompositsioon atmosfääri sisaldab osooni, mis kaitseb kõiki elu Maal kahjulik mõju ultraviolettkiirgusele. . Aastal 1982, John Farman, Briti maadeavastaja avastati üle Antarktika osooniauk - ajutine vähendamine osooni sisaldust atmosfääris. Tipus osooniauk 7. oktoober 1987 summa osooni on vähenenud 2 korda. Osooniaugu ilmselt tulenes inimtekkelised tegurid, sealhulgas kasutamiseks tööstuses kloori sisaldava freoonide (CFC), mis hävitavad osoonikihti. Kuid 1990. aasta uuringus. ei kinnita seda seisukohta. Tõenäoliselt tekkimist osooniauk ei ole seotud inimtegevusega ja on loomulik protsess. Aastal 1992 osooniauk avastati Arktika kohal.

Kui koondatakse kõik atmosfääri osoonikihti Maa pinnal ja pakseneda selle õhutiheduse atmosfäärirõhul ja temperatuuril 0 ° C juures, siis osooni kilp paksus on ainult 2-3 mm! Ongi kogu kilp.

Veidi ajalugu ...

  • Juuli 1769. Pariisis Meudon park Military Engineer NZ Kyunyo et "tule vagun", mis oli varustatud kahe silindriga aurumasin, sõitis mõnikümmend meetrit.
  • 1885. Karl Benz, saksa insener, ehitas esimese neljarattalise bensiin auto Motorwagen võimu 0,66 kW, mis 29. jaanuar 1886 sai patendi. Machine kiirus oli 15-18 km / h.
  • 1891. Gottlieb Daimler, saksa leiutaja, toodetud käru sõita võimsus 2,9 kW (4 hobujõudu) auto. Maksimaalne kiirus sõiduk saavutab 10 km / h, suutlikkus erinevates mudelid on vahemikus 2 kuni 5 tonni.
  • 1899. Belgia K. Zhenattsi oma auto, "Jamet Contant" ( "kunagi rahul") esimest korda ületas 100 kilomeetri liini kiirus.

Näited probleemide lahendamisel

Probleem 1. temperatuur kerise ideaalne soojuse mootor on võrdne 2000 K ja külmkapitemperatuurini - 100 ° C. Et määrata tõhusust.

lahendus:
Valem, mis määrab efektiivsuse soojusmootorit (max):

n = T1 T2 / T1.
n = (2000K - 373K) / 2000 K = 0,81.

A: mootori efektiivsus - 81%.

Probleem 2. Kuumus mootori 200 kJ soojust saadi kütuse põlemine ning viidi jahutusseadmele 120 kJ soojust. Mis on mootori võimsusele?

lahendus:
Valem tõhususe määramise on kujul:

n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 x 10 5 J - 1,2 x 10 5 J) / 2 x 10 5 J = 0,4.

A: termiline kasutegur mootori - 40%.

Probleem 3. Mis on efektiivsuse soojuse mootor, kui töövedeliku kütteseadme pärast soojuse hulk 1,6 MJ läbi operatsiooni 400 kJ? Mis on summa soojuse viidi külmkapis?

lahendus:
Kasutegur võib määrata valemiga

n = A / Q1.

n = 0,4 · 10 6 J / 1,6 · 10 6 J = 0,25.

Läbiva külmkapis soojushulga saab määrata valemiga

Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 10 6 J - 0,4 · 10 6 J = 1,2 · 10 6 J.
V: soojusmootorit on efektiivsus 25%; kogust soojushulka külmkappi - 1,2 · 10 6 J.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 et.birmiss.com. Theme powered by WordPress.