Hëtzt Moteur: engem Zyklus, der Aarbecht Effizienz. Ëmweltproblemer vun thermesch Maschinnen. Wat ass et - eng ideal Hëtzt Moteur?

De Besoin fir d'Benotzung vun mechanesch Energie an Produktioun muss d'Entstoe vun thermesch Maschinnen gefouert.

Der Eenheet vun Hëtzt Motore

Hëtzt Moteur (Hëtzt Moteur), - e Apparat fir intern Energie an mechanesch Energie Ëmwandlung.

All Hëtzt Motor huet eng gi waren, déi schaffen Flesseggassystem (Gas oder es), déi Aarbecht vun Heizung stécht (doraus zu Rotatioun vun der turbine Aarsch, d'Piston Kombinatiounen, an sou op) an engem Frigo. D'Figur ënnendrënner weist engem Diagramm vun der Hëtzt Moteur.

Basics Schrëtt vun Hëtzt Motore

All Hëtzt Moteur Fonctionnement wéinst de Motor. Fir d'Aarbecht maachen hien bis op entweder Ofwiersäit vun de Moteur Piston oder turbine Blades waren war Drock Ënnerscheed. Dës Differenz ass an all d'Hëtzt Motore erreecht wéi follegt: d'schaffen Flesseggassystem Temperatur un honnerte oder dausende vun Grad am Verglach mat der entgoe Temperatur fräi ass. Am Gas Wandkraaftanlage an intern Verbrennungsmotor Motore (ICE) ass eng Erhéijung vun Temperatur wéinst der Tatsaach, datt de Bensin am Moteur verbrannt ass. Frigo kann Akt Atmosphär oder speziell Zweck Apparat fir ze hëtzen an condensing d'ass Damp.

Carnot Zyklus

Zyklus (cyclic Prozess) - eng Rei vun Ännerungen Gas Zoustand, deen an et zu der éischter Staat ze preparéieren (kann Aarbecht Leeschtunge). An 1824, e franséische Physiker Sadi Karno gewisen, datt et zu Hëtzt Motor Cycle (de Carnot dee Zyklus) avantagéis ass, déi vun zwee Prozesser besteet - de isothermal an Adiabatesch. D'Figur ënnendrënner weist enger Offlaachung vum Carnot Zyklus: 1-2 an 3-4 - isotherm, 2-3 a 4-1 - Adiabatesch.

Am Aklang mat der Gesetz vum Conservatioun vun der Energie vun Hëtzt Motore Aarbecht déi stécht Moteur ass:

A = Q ₁ - Q _2,

₁ wou Q - Betrag vun Hëtzt wéi aus dem gi waren, an ₂ Q dobäi ass - Betrag vun Hëtzt datt dem Frigo consigned ass.
Effizienz ass d'Verhältnis vun der Operatioun A Hëtzt Moteur déi de Motor un der Quantitéit vun Hëtzt executéiert déi vum gi kritt ass:

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

Am "Schied vun der Motivatioun Muecht vu Feier an op Maschinnen, datt dës Kraaft ze entwéckelen sinn gebass" (1824) beschriwwen engem Motor Carnot Hëtzt ënner dem Numm "ideal Hëtzt Moteur mat engem ideal Gas, wat engem schaffen Kierper ass." Wéinst de Gesetzer vun Thermodyanmik kann der Effizienz (déi maximal méiglech) mat der Hëtzt Moteur gi waren, déi eng Temperatur T _1, an engem Frigo enger Temperatur T mussen ₂ huet _Berechent. Carnot Hëtzt Moteur Effizienz ass:

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

Sadi Karno bewisen, datt e Wonsch thermesch real Maschinn, déi mat Temperatur T ₁ an der condenser bei enger Temperatur T ₂ mat engem gi waren bedreift net gebass ass Effizienz ze hunn, déi der Effizienz vun der Hëtzt Moteur (ideal) däerfte géif.

Intern Verbrennungsmotor (ICE)

Véier-Schlag intern Verbrennungsmotor regruppéiert een oder méi Rechtssécherheet fir den Dokter, engem Piston, eng Kierb Mechanismus, ofgeroden a Communiqué Jesuskand, Drëps.

De Betribssystemer Zyklus besteet aus véier unicode:

1) de nähren - enthale Mëschung Eiffeltuerm de Krunn nees losen;
2) Kompriméierungsmethod - souwuel Jesuskand zougemaach;
3) Schlag - de explosive Verbrennungsmotor vun der enthale Mëschung;
4) Communiqué - Fräisetzung Communiqué Gasen an d'Atmosphär.

Dampzuch turbine

D'Dampzuch turbine Energie Konversioun existeiert wéinst der Differenz vun Waasser es fiert um woellen an Outlet.
Muecht vun modern Dampzuch Wandkraaftanlage erreechen ronn 1.300 MW.

Verschidden technesch Parameteren vum Damp turbine 1200 MW

• Es Drock (frësch) - 23,5 MPa.
• Dampmaschinnen Temperatur - 540 ° C.
• Dampmaschinnen Flux turbine - 3600er m / h.
• Rotor Vitesse - 3000 rev / min.
• Es Drock am condenser - 3.6 kPa.
• turbine Längt - 47,9 m.
• Mass turbine - 1900 m.

Thermesch Maschinn besteet aus engem Loft bekenne, combustor a Gas turbine. Operatioun: adiabatically Loft ass nees bekenne denken, sou seng Temperatur zu 200 ° C oder méi opgewuess ass. Nächst, de Kompresser Loft Prënzenhochzäit de Verbrennungsmotor Chamber wou héich Drock gläichzäiteg Flëssegket Brennstoff Pleséier - kerosene photogen Brennstoff Ueleg. Während de Verbrennungsmotor vun der Loft Brennstoff zu enger Temperatur vun 1500-2000 ° C gehëtzt, gëtt et a vergréissert seng Drorakéit. Der Loft Kombinatiounen op héich Vitesse, an de Verbrennungsmotor Produite sinn duerch d'turbine ënner. Nom Iwwergank vum Etapp ginn ze Etapp Verbrennungsmotor turbine Blades seng kinetescher Energie. Deel vun der Energie vum turbine dobäi ass de bekenne Rotatioun; déi reschtlech Deel ass op der Generator Rotor, Rotor Schëffer oder engem Marine pompelen, e Gefier Rad verbrannt.

De Gas turbine kënne benotzt ginn, nieft der Rotatiounsachs Fliger an d'Gefier Rieder oder propellers vum Schëff, als Jet-Moteur. Air an Verbrennungsmotor Produite sinn op héich Drorakéit vum Gas turbine, sou den Jet Schub ausgestouss dass während dësem Prozess geschitt, kann benotzt ginn Loft (Fliger) a Waasser (Boot) kritt, Eisebunn ze plënneren. Zum Beispill, turboprop Motore hunn Fligeren AN-24, AN-124 ( "Ruslan"), hun-225 ( "Dream"). Also, ass de "Dream" bei engem Fluch Vitesse vun 700-850 km / h kapabel vun 250 Tonnen vun cargo iwwer eng Distanz vun bal 15,000 Kilometer Droen. Et ass de gréisste Transport Fligere vun der Welt.

Ëmweltproblemer vun thermesch Maschinnen

Groussen Impakt op d'Klima ass atmosphäresch Bedingungen, besonnesch d'Präsenz vu Kuelendioxid a Waasser es. Sou, féiert d'Verännerung Kuelendioxid Inhalt fir eng Hausse oder erofgoen an den Treibhauseffekt, an deem Kuelendioxid puer vun der Hëtzt absorbéiert, datt an der Äerd Raum wandelt, Verspéidungen an der Atmosphär vergréissert an domat d'Uewerflächentemperatur an d'ënnescht Atmosphär. De Phänomen vun der Treibhauseffekt spillt eng wichteg Roll am Klima mitigation. A senger Verontreiung, géif der Moyenne Temperatur vum Planéit net ° C +15 a manner vun 30-40 ° C.

Elo gëtt et méi wéi 300 Millioune verschidden Zorte vu Gefierer, déi méi wéi d'Halschent vun alle Loftverschmotzung schafen.

Iwwer 1 Joer an der Atmosphär vun der thermesch Muecht vum Verbrennungsmotor vun Brennstoffer ass entgéintgeholl 150 Milliounen Tonnen vun Schwiewel oxides, 50 Milliounen Tonnen vun Stéckstoff It, 50 Milliounen Tonnen vun Äschen, 200 Milliounen Tonnen vu Kuelemonoxid, 3 Milliounen Tonnen Feona.

D'Zesummesetzung vun der Atmosphär ëmfaasst Ozonschicht, déi all Liewen op der Äerd aus der Lupp Effekter vun violett Strahle schützt. . An 1982, John Farman, déi britesch Entdecker, war iwwer Antarktis Ozonschicht Lach entdeckt - enger temporärer Reduktioun vun der Ozonschicht Inhalt vun der Atmosphär. Um Héichpunkt vun der Ozonschicht Lach 7. Oktober 1987 de Montant vun Ozonschicht an et huet an 2 mol ofgeholl. Ozonschicht Lach wahrscheinlech aus Schoul Faktoren duerchgesat, dorënner benotzen an der Industrie vun Chlor-haltege freons (FCKW), déi d'Ozonschicht futti. Allerdéngs war d'1990 studéieren. net dës Vue confirméiert. Wahrscheinlechkeet, ass d'Entstoe vun der Ozonschicht Lach ze mënschlech Aktivitéiten net mat, an ass en natierleche Prozess. 1992, huet sech d'Ozonschicht Lach iwwer der Arktis entdeckt.

Wann dë all d'atmosphäresch Ozonschicht an der Äerd senger Uewerfläch a thicken et un der Dicht vun Loft um Loftdrock an enger Temperatur vun 0 ° C, dann Ozonschicht Schëld deck ass nëmmen 2-3 mm! Dat ass de ganzen Schëld.

E bëssen vun der Geschicht ...

• Juli 1769. Zu Paräis Meudon Park militäresch Ingenieur Auburn Kyunyo ze "Feier Printen", dee mat enger zwee-losen Dampzuch Motor equipéiert war, gefuer e puer Zénger vun Meter.
• 1885. Karl Benz, en däitschen Ingenieur, gebaut déi éischt véier-wheeled Bensin Auto Motorwagen Muecht vun 0,66 kW, déi 29. Januar 1886 e Brevet kritt. Machine Vitesse bei 15-18 km / h.
• 1891. Gottlieb gesi, eng däitsch Nieten, hiergestallt wéinst inadequater fueren Muecht 2,9 kW (4 horsepowers) vum Auto. Déi maximal Geschwindegkeet vun der Gefier 10 erreecht km / h, d 'Muecht am verschidde Modeller ass vun 2 bis 5 Tonnen.
• 1899. Belsch K. Zhenattsi a sengem Auto, "Jamet Contant" ( "ni zefridden") fir d'éischte Kéier duerchgestrachenem der 100-Kilometer Linn Vitesse.

Beispiller vun léisen Problemer

Problem 1. D'Temperatur vun der gi waren ideal Hëtzt Moteur ass gläich bis 2000 K, a Frigo Temperatur - 100 ° C. Zu der Effizienz bestëmmen.

Léisung:
D'Formel, datt d'Effizienz vun enger Hëtzt Moteur (maximal) bestëmmt:

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

A: Moteur Effizienz - 81%.

Problem 2. D'Hëtzt Moteur 200 Wandjann vun Hëtzt war vum Verbrennungsmotor vun Brennstoff kritt, an 120 Wandjann Hëtzt ze kal iwwerginn. Wat ass d'Effizienz vun der Moteur?

Léisung:
D'Formel fir d'Effizienz Bestëmmung ass vun der Form:

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

A: D'thermesch Effizienz vun der Moteur - 40%.

Problem 3. Wat d'Effizienz vun der Hëtzt Motor ass, wann d'schaffen Flesseggassystem vum gi waren nom Montant vun Hëtzt vun 1,6 MJ feieren Operatioun 400 Wandjann? Wat ass de Montant vun Hëtzt an de Frigo transferéierte war?

Léisung:
Effizienz kënnt vun der Formel alles gin

N = E / Q _1.

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

Iwwerdroen Frigo Hëtzt Quantitéit ka vun der Formel alles gin

Q ₁ - A = Q _2.
Q ₂ = 1,6 · 10 ⁶ J - 0,4 · 10 ⁶ J = 1,2 · 10 ⁶ J.
A: D'Hëtzt Moteur en Effizienz vun 25%; Quantitéit vun Hëtzt an de Frigo transferéierte - 1,2 · 10 ⁶ J.