Issiqlik Dvigatel: a aylanishi, ish samaradorligi. issiqlik mashinalari Ekologik muammolar. Bu nima - ideal issiqlik Dvigatel?

foydalanish uchun ehtiyoj mexanik energiya ishlab chiqarish issiqlik mashinalari paydo bo'lishiga olib keldi.

issiqlik dvigatellari birligi

Issiqlik Dvigatel (issiqlik Dvigatel), - mexanik energiyaga aylanib, ichki energiya o'tkazishda uchun qurilma.

Har qanday issiqlik Dvigatel bir isib, ish suyuqligi (gaz yoki bug '), isitish tomonidan ish bajaradi (turbinasi mil aylanish natijasida, piston harakat, va hokazo) va bir onini ham bor. Quyidagi shakl issiqlik dvigateli bir diagramma ko'rsatadi.

issiqlik dvigatellari asoslari qadamlar

dvigateli tufayli, har bir issiqlik Dvigatel faoliyat. U piston yoki maqbara qanotlari ikki tomonida uchun zarur bo'lgan ishlarni bajarishga bosim farqi edi. ish suyuqlik harorati atrof-muhit harorati bilan solishtirganda daraja yuzlab yoki minglab ortadi quyidagicha: Bu farq har issiqlik dvigatellari bilan erishiladi. Yilda gaz turbinalar va ichki yonuv dvigatellari (import) tufayli yonilg'i mexanizmi ichida yonib haqiqatiga, harorat ortishi hisoblanadi. Onini sovutish va sarf bug 'condensing uchun atmosfera yoki maxsus maqsadi qurilma harakat mumkin.

Carnot davrlarini

Ko'chadan (tsiklik jarayon) - gaz holati o'zgarishlar majmui, u natijada (ish bajarish mumkin) dastlabki holatga qaytariladi. 1824-yilda, bir frantsuz fizigi Sadi Karno ikki jarayonlar iborat issiqlik Dvigatel tsikli (Carnot davrlarini), uchun qulay ekanligini ko'rsatdi - izotermik va adyabatik. izoterm, 2-3 va 4-1 - - adyabatik 1-2 va 3-4: Quyidagi raqam Carnot davrlarini bir grafiğini dalolat beradi.

issiqlik dvigatellari energiya ish saqlash qonuniga muvofiq vosita bajaradi qaysi:

A = Q ₁ - Q _2,

₁ qaerda Q - isib borishi olingan issiqlik miqdori, va ₂ Q - xolodilnik uchun jo'natish issiqlik miqdori.
Samaradorligi isib borishi olinadi issiqlik miqdori uchun motorini oshiradi issiqlik Dvigatel operatsiya A nisbati:

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

(1824), "olov xarakatlantiruvchi kuchdir va bu kuch rivojlantirish ega bo'lgan mashinalari haqida tushunchalar" nomi ostida bir Carnot issiqlik motorini tasvirlangan "ishchi organi hisoblanadi ideal gaz bilan ideal issiqlik dvigateli". Tufayli harorat T ₁ bor issiqlik Dvigatel isib borishi bilan samaradorligini (maksimal _mumkin), va bir harorat T ₂ ega, bir onini hisoblash mumkin termodinamika qonunlari _bilan. Carnot issiqlik Dvigatel samaradorligi hisoblanadi:

η _max = (t ₁ - T ₂₎ / T ₁ = 1 - T ₂ / T _1.

Sadi Karno harorati T ₁ bilan bir isib va harorat T ₂ kondansatör faoliyat bir orzu issiqlik real mashinasi, issiqlik dvigateli (ideal) samaradorligini oshib edi samaradorligini ega emasligini isbotladi.

Ichki yonish mexanizmi (import)

To'rt taktli ichki yonuv Dvigatel bir yoki bir necha silindir, bir piston, bir krank mexanizmi, qabul qilish va chiqarish klapanlari, uchqun o'z ichiga oladi.

operatsion davr to'rt zarbi iborat:

1) assimilyatsiya - yonuvchi aralashmasi yulida valfi orqali o'tadi;
2) Siquv - ikkala klapanlari yopiq;
3) shol - yonuvchi aralashmaning portlovchi yonish;
4) Exhaust - atmosferaga chiqarish gazlar ozod.

bug 'turbinasi

Bug 'turbinali energiya aylantirish tufayli kirish va chiqish suv bug' bosimi farq paydo bo'ladi.
zamonaviy bug 'maqbara Power 1300 MVt erishish.

1200 MVt bug 'turbinasi ba'zi texnik parametrlar

• Bug 'bosimi (yangi) - 23,5 MPa.
• Buxoriy harorati - 540 ° S
• Buxoriy oqimi maqbara - 3600 m / s.
• Rotor tezligi - 3000 aylanish / min.
• 3,6 kPa - sıvılaştırıcıda bug 'bosimi.
• turbina uzunligi - 47,9 m.
• Mass maqbara - 1900 m.

Issiqlik mashinasi havo kompressor, combustor va gaz turbinasi iborat. FOYDALANISH: uning harorati 200 ° C, yoki ko'proq ko'tardi, shuning uchun gaz adyabatik havo, kompresör ichiga so'riladi. Keyingi, siqilgan havo kerosin photogen yoqilg'i neft - yuqori bosim bir vaqtning o'zida suyuq yoqilg'i yetkazib yonish xonasida kiradi. 1500-2000 ° C haroratda havo yoqilg'i yonish paytida, u kengaymoqda va uning tezligini oshiradi. Havo yuqori tezlikda harakat qiladi, va yonish mahsulotlari, maqbara ichiga yo'naltirilgan. bosqichi yonish maqbara qanotlari-bosqich o'tish so'ng uning kinetik energiya beradi. maqbara bilan qabul energiya qismi kompressor aylanish hisoblanadi; Qolgan qismi generator rotor, rotor samolyot yoki dengiz kemasi, bir avtomobil g'ildirak ustida iste'mol qilinadi.

gaz turbinali reaktiv dvigatel kabi, aylanish samolyot va kema avtomobil g'ildiraklari yoki parvona Bundan tashqari, foydalanish mumkin. Havo va yonish gazlar gaz turbinasi dan yuqori tezlikda chiqadi, shuning uchun bu jarayonda paydo Jet zarba samolyot (samolyot), suv (kema) kemalar, temir yo'l transporti ko'chib o'tishga foydalanish mumkin. Misol uchun, samolyot dvigatellari samolyotlar AN-24, AN-124 ( "Ruslan"), Ru-225 ( «Dream") bor. Shunday qilib, 700-850 km / soat parvoz tezlikda "Dream" deyarli 15000 kilometr masofada ustidan yuk 250 tonna o'tkazish imkoniga ega. Bu dunyodagi eng katta transport samolyot hisoblanadi.

issiqlik mashinalari Ekologik muammolar

iqlimiga katta ta'sir atmosfera sharoiti, karbonat angidrid va suv bug'ining ayniqsa mavjudligidir. Shunday qilib, uglerod dioksid tarkibidagi o'zgarishlar karbonat angidrid, er kosmosga tarqaladi issiqlik ba'zi yutadi bo'lgan issiqxona effekti ortishi yoki kamayishi, olib keladi, atmosfera ortadi va shu sirt harorati va atmosferaning pastki kechikishlar. issiqxona ta'siri hodisa iqlim yumshatish muhim rol o'ynaydi. uning yo'qligida, sayyoramizning o'rtacha harorati ° C +15 va pastki tomonidan 30-40 ° S emas edi

Dunyodagi barcha havo ifloslanishi yarmidan ko'proq yaratish transport vositalari 300 milliondan ortiq turli xil turlari, endi bor.

yoqilg'i yonish termal kuch atmosferaga 1 yildan ortiq oltingugurt oksidi 150 million tonna, 50 million tonna ajratilgan azot oksidi, kul, 50 million tonna, uglerod oksidi 200 million tonna, 3 million tonna Feona.

Atmosferaning tarkibi ultrabinafsha nurlarining zararli ta'siridan er yuzidagi barcha hayot himoya ozon, o'z ichiga oladi. . 1982-yilda Jon Farmon, Britaniya Explorer, Antarktida ozon teshigi orqali kashf qilindi - atmosferadagi ozon mazmunan vaqtincha kamaytirish. Ozon teshigi 7 Oktyabr 1987 cho'qqisiga unda ozon miqdori 2 marta kamaydi. Ozon teshik ehtimol ozon qatlamini vayron xlor bo'lgan freons (CFC), sanoat foydalanish, shu jumladan, antropogen omillar, natijasi bo'ldi. Biroq, 1990 o'rganish. Bu ko'rinishi tasdiqlanmagan. Hoynahoy, ozon teshigi paydo inson faoliyati bilan bog'liq emas va tabiiy jarayon. 1992-yilda, ozon teshik Arktika ustidan topilgan.

Yer yuzasining barcha atmosfera ozon qatlamini yig'ish va atmosfera bosimi va 0 ° C haroratda havoning zichligi, uni qalinlashadi bo'lsa, keyin ozon qalqon qalinligi faqat 2-3 mm bo'ladi! Bu butun qalqon bo'ldi.

tarixi bir bit ...

• Iyul 1769. Parij Meudon Park harbiy metr bir necha o'nlab haydab ikki tsilindrli, bug 'dvigateli bilan jihozlangan edi "olov vagon", NZ Kyunyo muhandis.
• 1885. Karl Benz, bir nemis muhandisi, 29 Yanvar 1886 patent olingan 0,66 kVt birinchi to'rt g'ildirakli, benzin Avtomobil Motorwagen kuchi, qurilgan. Mashina tezligi 15-18 km / h edi.
• 1891. Gottlieb Daimler, bir nemis ixtirochi, ishlab tramvay avtomobil elektr 2,9 kVt (4 ot kuchiga) haydovchi. maksimal tezligi avtomobil 10 km / soat etib, turli modellarida quvvati 2 5 tonnadan iborat.
• 1899. birinchi marta uning avtomobil, "Jamet Contant" ( "qondirdi hech qachon") Belgiya K. Zhenattsi 100 kilometrlik yo'nalish tezligi o'tdi.

Muammolarni hal misollar

100 ° S - isib ideal issiqlik dvigateli haroratda 1. muammo K va sovutish harorat 2000 tengdir samaradorligini aniqlash uchun.

yechim:
issiqlik dvigateli (maksimal) samaradorligini belgilaydi formula:

n = T _1, T ₂ / T _1.
N = (2000 - 373K) / 2000 K = 0.81.

A: Dvigatel samaradorligi - 81%.

Muammo 2. issiqlik issiqlik Dvigatel 200 kJ yoqilg'i yonish tomonidan olingan va 120 kJ issiqlik Niyozova berildi. dvigateli samaradorligi nima?

yechim:
samaradorligini aniqlash uchun formula shaklida bo'ladi:

N = 1-savol - Q2 / 1-savol.
N = (2 · 10 ⁵ J - 1,2 x 10 ⁵ J) / 2 · 10 ⁵ J = 0,4.

A: dvigatel issiqlik samaradorligi - 40%.

1,6 MJ issiqlik miqdorini olgandan keyin, isib ishlayotgan suyuqlik ishlashini 400 kJ amalga qachon, issiqlik dvigateli samaradorligi nima muammo 3.? Muzlatgich berildi issiqlik miqdori qanday?

yechim:
Samaradorligi formula bilan aniqlash mumkin

N = A / Q _1.

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

Uzatiladi sovutish issiqlik miqdori quyidagi formula bilan aniqlash mumkin

Q ₁ - A = Q _2.
Q ₂ = 1,6 · 10 ⁶ J - 0,4 · 10 ⁶ J = 1,2 · 10 ⁶ J.
A: issiqlik Dvigatel samaradorligi 25% tashkil etadi; Muzlatgich o'tkazilgan issiqlik miqdori - 1,2 · 10 ⁶ J.