ciclu mașină termică, eficiența muncii
Nevoia de utilizare a energiei mecanice în producție a condus la apariția mașinilor termice.
Unitatea de motoare termice
motorul termic (motor termic), - un dispozitiv de conversie a energiei interne în energie mecanică.
Orice motor termic are un încălzitor, fluidul de lucru (gaz sau vapori), care efectuează muncă prin încălzire (având ca rezultat rotirea arborelui turbinei, pistonul se deplasează, și așa mai departe) și un frigider. Figura de mai jos prezintă o diagramă a motorului termic.
Elemente de bază pași de motoare termice
Fiecare funcționare a motorului termic datorită motorului. Pentru a face lucrarea care avea nevoie pentru fiecare parte a pistonului motor sau turbină cu lame a fost diferenta de presiune. Această diferență se realizează în toate motoarele termice după cum urmează: temperatura fluidului de lucru este crescut la sute sau mii de grade față de temperatura mediului ambiant. La turbinele cu gaz și a motoarelor cu ardere internă (ICE) este o creștere a temperaturii datorită faptului că combustibilul este ars în interiorul motorului. Frigider poate acționa în atmosferă sau un dispozitiv scop special pentru răcirea și condensarea aburului uzat.
ciclul Carnot
Ciclul (proces ciclic) - un set de condiție gaz modificări, având ca rezultat este returnat la starea inițială (poate efectua munca). În 1824, un fizician francez Sadi Karno arătat că este avantajos ciclului motor termic (ciclul Carnot), care este format din două procese - izoterme și adiabatic. Figura de mai jos prezintă un grafic al ciclului Carnot: 1-2 și 3-4 - izotermă, 2-3 și 4-1 - adiabatic.
În conformitate cu legea de conservare a energiei de lucru a motoarelor termice, care efectuează motor este:
unde Q1 - cantitatea de căldură care este primită de încălzitor și Q2 - cantitatea de căldură care este expediat la frigider.
Eficiența este raportul dintre funcționare a motorului termic A care execută motorul cantității de căldură care se obține din încălzitor:
În „Gânduri despre forța motrice a focului și la mașinile care sunt capabile să dezvolte această forță“ (1824) a descris un motor termic Carnot sub numele de „motor termic ideală cu un gaz ideal, care este un organism de lucru.“ Datorită legilor termodinamicii poate calcula randamentul (maxim posibil) al motorului termic cu încălzitorul care are o temperatură T1. și temperatura frigiderului cu T2. Carnot randamentul motorului termic este:
Sadi Karno a demonstrat că o mașină reală termic dorit, care funcționează cu un sistem de încălzire cu temperatură T1 și un frigider temperatură T2 nu este capabil de a avea eficiența care ar depăși randamentul motorului termic (ideală).
motor cu ardere internă (ICE)
Patru timpi motor cu ardere internă cuprinde unul sau mai mulți cilindri, un piston, un mecanism cu manivelă, supapele de admisie și evacuare, scânteie.
Ciclul de funcționare este format din patru accidente vasculare cerebrale:
1) unității de aspirare - amestec combustibil trece prin supapă în cilindru;
2) compresie - ambele supape închise;
3) accident vascular cerebral - combustia explozivă a amestecului combustibil;
4) de evacuare - eliberează gazele de eșapament în atmosferă.
turbină cu abur
Conversia energiei turbinei cu abur are loc din cauza diferenței de presiuni de vapori de apă, la intrarea și ieșirea.
Puterea de turbine cu abur moderne ajunge la 1300 MW.
Unii parametri tehnici ai MW turbine cu abur 1200
- Presiunea de vapori (proaspete) - 23,5 MPa.
- Temperatura aburului - 540 ° C
- Abur, turbina debitului - 3600 m / h.
- Viteza rotorului - 3000 rot / min.
- Presiunea de vapori în condensator - 3.6 kPa.
- turbină Lungime - 47,9 m.
- turbine de masa - 1900 m.
Turbina cu gaz poate fi utilizat, pe lângă planul de rotație și roțile vehiculelor sau elicele navei, ca un motor cu reacție. aer și gaze de ardere sunt evacuate la o viteză ridicată de la turbina cu gaz, astfel încât forța de tracțiune cu jet, care apare în acest proces poate fi utilizat pentru a muta avioane (avion) și nave de apă (navă), transportul feroviar. De exemplu, motoarele turbopropulsoare au avioane AN-24, AN-124 ( "Ruslan"), Ru-225 ( "Vis"). Astfel, „Visul“ la o viteză de zbor de 700-850 km / h este capabil de a transporta 250 de tone de marfă pe o distanță de aproape 15.000 de kilometri. Acesta este cel mai mare avion de transport din lume.
Probleme de mediu de mașini termice
mare impact asupra climei este condițiile atmosferice, în special, prezența dioxidului de carbon și vapori de apă. Astfel, modificarea conținutului de dioxid de carbon duce la o creștere sau descreștere a efectului de seră, în care dioxidul de carbon absoarbe o parte din căldura care radiază în spațiul pământului, întârzieri în atmosferă crește și astfel temperatura la suprafață și atmosfera inferioară. Fenomenul efectului de seră joacă un rol crucial în atenuarea schimbărilor climatice. În absența acesteia, temperatura medie a planetei nu ar +15 ° C și mai mică de 30-40 ° C
în lume există în prezent mai mult de 300 de milioane de diferite tipuri de vehicule, care creează mai mult de jumătate din poluarea aerului.
Dacă toate colectarea stratului de ozon atmosferic în suprafața Pământului și îngroașe-l densitatea aerului la presiune atmosferică și la o temperatură de 0 ° C, apoi grosime scut de ozon este de numai 2-3 mm! Asta e tot scutul.
Un pic de istorie.
Exemple de rezolvare a problemelor
soluţie:
Formula care determină eficiența unui motor termic (maxim):
randamentul motorului - 81%: A.
Problema 2. În motor termic 200 kJ de căldură a fost obținută prin arderea combustibilului, și transferat la cooler 120 kJ de căldură. Care este randamentul motorului?
soluţie:
Formula pentru determinarea eficienței este de forma:
Q1 = N - T2 / Q1.
n = (2 x 10 5 J - 1,2 x 10 5 J) / 2 x 10 5 J = 0,4.
A: Eficiența termică a motorului - 40%.
Problema 3. Care este randamentul motorului termic, atunci când fluidul de lucru din sistemul de încălzire, după ce a primit cantitatea de căldură de 1,6 MJ a efectuat operatiunea 400 kJ? Care este cantitatea de căldură a fost transferat la frigider?
soluţie:
Eficiența poate fi determinată prin formula
n = 0,4 · 10 6 J / 1,6 x 10 6 J = 0,25.
Transmise Cantitatea frigider căldură poate fi determinată prin formula
Q1 - A = Q2.
Q2 = 1,6 · 10 6 J - 0,4 x 10 6 J = 1,2 · 10 6 J.
A: Motorul termic are un randament de 25%; cantitatea de căldură transferată la frigider - 1,2 · 10 6 J.
