Жылу қозғалтқыш: циклы, жұмыс тиімділігі. жылу машиналар экологиялық проблемалар. бұл не - тамаша жылу қозғалтқышы?

пайдалану қажеттілігі механикалық энергиясын өндіру жылу машиналар пайда болуына алып келді.

жылу қозғалтқыштардың бірлігі

Жылу қозғалтқышы (жылу қозғалтқышы), - механикалық энергиясына ішкі энергиясын түрлендіру үшін құрылғы.

Кез келген жылу қозғалтқышы (турбиналық білігінің айналу нәтижесінде, поршеньді жылжиды, және т.б.) жылыту және тоңазытқышта арқылы жұмысымен жылытқышты, жұмыс сұйықтығы (газ немесе бу), бар. Төмендегі суретте жылу қозғалтқыштың диаграммасын көрсетеді.

жылу қозғалтқыштардың негіздері қадамдар

қозғалтқыштың арқасында әрбір жылу қозғалтқышы жұмыс істеуі. ол қозғалтқыш поршень немесе турбиналық қалақтардың екі жағынан қажетті жұмыс істеу үшін қысым айырмашылық болды. төмендегідей Бұл айырмашылық барлық жылу жүйелерінде қол: жұмыс сұйықтық температурасы қоршаған ортаның температурасына салыстырғанда градус жүздеген немесе мыңдаған артты. Жылы газ турбина және іштен жану қозғалтқыштарының (ICE) салдарынан отын қозғалтқыш ішінде өртеніп фактісі температураның өсуі болып табылады. Тоңазытқыш жұмсалған бу салқындату және конденсировани арналған атмосфера немесе арнайы мақсаттағы құрылғыны әрекет етуі мүмкін.

Карно циклі

Цикл (циклдік процесс) - бұл нәтижесінде газ жағдайы өзгерістер жиынтығы, (жұмысты орындау мүмкін) бастапқы жағдайға қайтарылады. изотермиялық және Адиабаталық - 1824 жылы француз физигі Сади Карно ол екі процестерден тұрады жылу қозғалтқышы цикл (Карно циклі), тиімді екенін көрсетті. - изотерма, 2-3 және 4-1 - Адиабаталық 1-2 және 3-4: Төмендегі суретте Карно циклі графигін көрсетеді.

қозғалтқыш болып орындайды жылу қозғалтқыштарының энергия жұмыс сақтау заңнамасына сәйкес:

A = Q ₁ - Q _2,

₁ Q - қыздырғыштан алынған жылу мөлшері, және ₂ Q - тоңазытқышқа кетеді жылу мөлшері.
Тиімділік қыздырғыштан алынған жылу санына қозғалтқышты орындайды жылу қозғалтқыштың жұмыс А қатынасы:

η = A / Q = (Q ₁ - Q ₂₎ / Q ₁ = 1 - Q ₂ / Q _1.

«Өрт қозғаушы күші жөнінде және осы күшін дамытуға қабілетті машиналар туралы ойлар» (1824) жылы аты астында Карно жылу қозғалтқышы сипатталған «жұмыс органы болып табылады Идеал газдың бар тамаша жылу қозғалтқышы». Байланысты термодинамиканың заңдарына температура T _1, және температура T ₂ бар тоңазытқыш бар жылу қозғалтқышы жылытқыштар тиімділігін (барынша мүмкін) есептеуге _{болады.} Карно жылу қозғалтқыш тиімділігі болып табылады:

η _макс = (T ₁ - T ₂₎ / T ₁ = 1 - T ₂ / T _1.

Сади Karno температура Т ₂ температура Т ₁ және конденсатордың бар жылытқыштар жұмыс істейді, қажетті жылу нақты машина, жылу қозғалтқыштың (идеалды) тиімділігін асып еді тиімділігін болуы мүмкін емес екенін дәлелдеді.

Ішкі жану қозғалтқышы (ICE)

Төрт тактылы іштен жану қозғалтқыш біреуін немесе бірнешеуін цилиндрлер, Поршеньдік, бір иінді тетігі, қабылдау және шығару клапандары, ұшқын қамтиды.

операциялық циклі төрт әдептілік тұрады:

1) сорып - жанғыш қоспасы цилиндрге клапан арқылы өтеді;
2) қысу - екі клапандар жабық;
3) инсульт - жанғыш қоспаның жарылғыш жану;
4) газдарды шығару - атмосфераға шығатын газдар босатыңыз.

бу турбина

бу турбина қайта энергиясын салдарынан кіру және шығу су буы қысымдар айырмасы пайда болады.
Қазіргі заманғы бу турбиналарының Power 1300 МВт дейін жетеді.

бу турбина 1200 МВт Кейбір техникалық параметрлері

• Бу қысымы (жаңа піскен) - 23,5 МПа.
• Бу температурасы - 540 ° С
• Бу ағыны турбина - 3600 м / сағ.
• Ротор жылдамдығы - 3000 айн / мин.
• конденсаторлар бу қысымы - 3,6 кПа.
• турбина ұзындығы - 47,9 м.
• Бұқаралық турбина - 1900 м.

Жылу машинасы әуе компрессор, жану және газ турбиналық тұрады. ЖҰМЫС: оның температурасы C немесе одан 200 ° көтерілген, сондықтан Адиабаталық ауа, компрессор сорғыш отыр. Келесі, сығылған ауа керосин photogen мазут - жоғары қысымды бір мезгілде сұйық отынды жеткізілетін жану камерасына түседі. 1500-2000 ° С температураға дейін қыздырылған ауаның отынның жануы кезінде, ол кеңейеді және оның жылдамдығын арттырады. әуе жоғары жылдамдықпен қозғалады, және жану өнімдері турбинаны бағытталған. кезеңі жану турбиналары қалақтарын сахнадан көшу кейін оның кинетикалық энергиясын береді. турбиналық алған энергияның бір бөлігі компрессорлық айналу болып табылады; Қалған бөлігі генераторы ротордың, ротордың әуе кемесінің немесе теңіз кеме, көлік құралы дөңгелекті бойынша жұмсалады.

газ-турбиналық реактивті қозғалтқыш ретінде, айналу жазықтығында және кеме көлік дөңгелектері немесе пропеллеры Сонымен қатар, пайдалануға болады. Әуе және жану газдар, (кеме) кемелер теміржол көлігі газ турбиналық жоғары жылдамдықпен шығарылады, сондықтан бұл процесс туындайды реактивті осьтік әуе кемесін (ұшақ) жылжыту үшін пайдаланылуы мүмкін және су. Мысалы, турбовинттік қозғалтқыштар ұшақ АН-24, АН-124 ( «Руслан»), Ru-225 ( «Dream») бар. Осылайша, 700-850 км / сағ ұшу жылдамдықпен «Dream» дерлік 15000 шақырым қашықтықта жүкті 250 тонна асыратын қабілетті болып табылады. Ол әлемдегі ең ірі көлік ұшақ.

жылу машиналар экологиялық проблемалар

климатқа үлкен әсер атмосфералық шарттары, көмірқышқыл газы және су буының әсіресе болуы болып табылады. Осылайша, көмірқышқыл газының өзгерту көмірқышқыл газы жер кеңістігіне шығаратын жылу кейбір, атмосфера артады және, осылайша, жер бетінің температурасын және төменгі атмосферада кідірістер сіңіріп онда парниктік әсер ұлғайтылған немесе кемiтiлген, әкеледі. парниктік әсер феномені климаттың өзгеруі салдарын жұмсарту шешуші рөл атқарады. оның болмаған жағдайда, планетаның орташа температура ° С және 30-40 ° С төмен +15 емес еді

әлемде көп барлық ауаның ластану жартысынан жасау көлік құралдары 300-ден астам миллион түрлі, қазір бар.

отын жағу жылу энергиясын атмосфераға жылына 1 астам күкірт оксидтерінің 150 млн тонна, 50 млн тонна бөлінген азот оксиді, күл 50 млн тонна, көміртегі тотығы 200 млн тонна, 3 млн тонна Feona.

атмосфераның құрамы ультракүлгін сәулелерінің зиянды әсерінен жер бетіндегі барлық өмір қорғайды озонға, кіреді. . Атмосферадағы озон мазмұны уақытша төмендету - 1982 жылы, Джон Фарман, британдық зерттеушісі, Антарктика озон тесігі астам табылды. озон тесігі 7 шыңына қазан 1987 кезде оған озонның мөлшері 2 есеге азайды. Озон тесігі бәлкім озон қабатын бұзады хлор бар Фреоны (CFC), саласында пайдалануды қоса алғанда, антропогендік факторлардың, нәтижесінде. Алайда, 1990 зерттеу. Осы көріністі растады емес. Сірә, озон тесігі пайда, адам қызметіне байланысты емес, және табиғи процесс болып табылады. 1992 жылы, озон тесігі Арктиканың үстінде ашылды.

Жер бетіндегі барлық атмосфералық озон қабатын жинау және атмосфералық қысым кезінде ауаның тығыздығы және 0 ° С температураға дейін оны қалыңдатуға болса, онда озон қалқан қалыңдығы тек 2-3 мм! Яғни бүкіл қалқан ғой.

тарихы ... сәл

• Шілде 1769. Париж Meudon паркі әскери инженер Н.З. Kyunyo екі цилиндрлі бу қозғалтқышы жабдықталған «өрт вагон», үшін, метр бірнеше ондаған қуып шықты.
• 1885. Карл Бенц, неміс инженері, 29 қаңтар 1886 патент алынған 0,66 кВт алғашқы төрт доңғалақты бензин автокөлік Motorwagen қуатын, салынған. Машина жылдамдығы 15-18 км / сағ болды.
• 1891. Gottlieb Daimler, көліктің неміс өнертапқышы, шығарылатын троллейбус жетегінің қуаты 2,9 кВт (4 ат күшін). максималды жылдамдығы көлік құралының әр түрлі үлгілерде сыйымдылығы 2-ден 5 тоннаға дейін, 10 км / сағ дейін жетеді.
• 1899. алғашқы рет өзінің машинада бельгиялық Қ Zhenattsi, «Jamet Contant» ( «тойымсыз») 100-шақырымдық желісі жылдамдығын кесіп.

проблемаларды шешу мысалдары

100 ° С - қыздырғыш температурасы тамаша жылу қозғалтқышы 2000 К, және тоңазытқыш температурасына тең 1. Мәселе тиімділігін анықтау үшін.

шешім:
жылу қозғалтқыштың (максималды) тиімділігін анықтайды формуласы:

N = T ₁ T ₂ / T _1.
N = (2000K - 373K) / 2000 K = 0,81.

A: қозғалтқыш тиімділігі - 81%.

Ақаулық 2. жылу жылу қозғалтқышы 200 кДж отынның жану алынған, және 120 кДж жылу тоңазытқышқа ауыстырылды. қозғалтқыштың тиімділігі қандай?

шешім:
тиімділігін анықтау үшін формула түрінде болып табылады:

N = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 × 10 ⁵ Дж - х 10 1.2 ⁵ J) / 2 х 10 ⁵ Дж = 0,4.

A: қозғалтқыштың жылу тиімділігі - 40%.

Ақаулық 3. 1,6 жылу мөлшерін алғаннан кейін қыздырғыштан жұмыс сұйықтық, жылу қозғалтқыштың тиімділігі неде МДж операция 400 кДж жүзеге? жылу мөлшері тоңазытқышта қандай ауыстырылды отыр?

шешім:
Тиімділік формула бойынша анықталуы мүмкін

N = A / Q _1.

N = 0,4 · 10 ⁶ Дж / 1.6 · 10 ⁶ J = 0,25.

Берілетін тоңазытқыш жылу саны формула бойынша анықталуы мүмкін

Q ₁ - A = Q _2.
Q ₂ = 1,6 · 10 ⁶ J - 0,4 · 10 ⁶ Дж = 1.2 · 10 ⁶ Дж
A: жылу қозғалтқыш 25% -ға тиімділігі; тоңазытқышта берілген жылу саны - 1,2 · 10 ⁶ Дж