Motè chalè: yon sik, efikasite travay la. pwoblèm anviwònman nan machin tèmik. Ki sa li - yon motè chalè ideyal?

Bezwen an pou yo sèvi ak nan enèji mekanik te nan pwodiksyon mennen nan Aparisyon nan machin tèmik.

Inite a nan motè chalè

motè chalè (motè chalè), - yon aparèy pou konvèti enèji entèn nan enèji mekanik.

Nenpòt motè chalè gen yon aparèy chofaj, likid la ap travay (gaz oswa vapè), ki kòm yon rezilta nan chofaj fè travay la (wotasyon arbr a turbine, mouvman yo twonpèt, ak sou sa) ak frijidè yon. figi ki anba a montre yon dyagram nan motè a chalè.

Prensip Fondamantal nan etap nan motè chalè

Chak chalè motè fonksyone akòz motè a. Pou fè travay la li te bezwen yo nan nenpòt kote nan Piston motè oswa turbine lam yo te diferans presyon. se diferans sa a reyalize nan tout motè yo chalè jan sa a: ap travay tanperati a likid ogmante a dè santèn oswa dè milye de degre konpare ak tanperati a anbyen. Nan turbin gaz ak entèn motè ki degaje konbisyon (ICE) yon ogmantasyon nan tanperati akòz lefèt ke se gaz la boule nan motè a. Frijidè kapab aji atmosfè oswa aparèy rezon espesyal pou refwadisman ak kondanse vapè a depanse.

Carnot sik

Sik (siklik pwosesis) - se yon seri kondisyon gaz chanjman, sa ki lakòz li tounen tounen yo eta inisyal la (ka fè travay). Nan 1824, se yon fizisyen franse Sadi Karno montre ke li se avantaje yo sik motè chalè (sik la Carnot), ki konsiste de de pratik - izotèrmal a ak adyabatik. figi ki anba a montre yon graf nan sik la Carnot: 1-2 ak 3-4 - izotèm, 2-3 ak 4-1 - adyabatik.

An akò ak lwa a nan konsèvasyon nan travay enèji nan motè chalè ki fè motè se:

A = K ₁ - K _2,

₁ kote Q - kantite lajan nan chalè ki se te resevwa nan men aparèy chofaj la, ak ₂ K - kantite lajan nan chalè ki reziyen nan frijidè a.
Efikasite se rapò a nan operasyon motè chalè Yon nan ki ègzekutra motè a kantite a nan chalè ki se jwenn nan aparèy chofaj la:

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

Nan "Refleksyon sou pouvwa a motif nan dife a ak sou machin ki kapab devlope fòs sa a" (1824) dekri yon motè chalè Carnot sou non nan "ideyal motè chalè ak yon gaz ideyal, ki se yon kò k ap travay." Akòz lwa yo nan thermodynamics ka kalkile efikasite nan (maksimòm posib la) ak aparèy chofaj la motè chalè ki te gen yon T tanperati _1, ak yon frijidè gen yon T tanperati _2. Carnot chalè motè efikasite se:

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

Sadi Carnot te montre ke sa ou vle yon reyèl chalè motè ki opere ak yon aparèy chofaj nan yon tanperati T _1, ak yon frijidè ki genyen yon tanperati T ₂ se pa kapab gen nan efikasite ki ta depase nan efikasite nan yon chalè motè (ideyal).

Entèn motè ki degaje konbisyon (ICE)

Kat konjesyon serebral entèn ki degaje konbisyon motè konsiste de youn oswa plis nan silenn, en twonpèt, mekanis ak yon manivèl, konsomasyon ak tiyo echapman tiyo, etensèl la.

sik nan fonksyone konsiste de kat kou:

1) souse nan - ki ka pran dife melanj pase nan tiyo a nan silenn lan;
2) konpwesyon - tou de tiyo fèmen;
3) konjesyon serebral - ki degaje konbisyon nan eksplozif nan melanj la ki ka pran dife;
4) emisyon gaz - lage gaz echapman nan atmosfè a.

vapè turbine

konvèsyon an enèji vapè turbine rive akòz diferans lan nan presyon vapè dlo nan Inlet la ak priz.
Power of turbin vapè modèn rive nan 1,300 MW.

Gen kèk paramèt teknik nan vapè turbine 1,200 MW nan

• Vapè presyon (fre) - 23.5 MPA.
• Machin vapè tanperati - 540 ° C.
• Machin vapè koule turbine - 3600 m / h.
• Rotor vitès - 3000 rev / min.
• Presyon an vapè nan refrijeran a - 3.6 kPa.
• turbine Length - 47.9 m.
• Mass turbine - 1900 m.

Tèmik machin konsiste de yon COMPRESSOR lè a, konbustyon ak gaz turbine. OPERATION: adiabatically lè se aspire nan COMPRESSOR a, se konsa tanperati li leve soti vivan nan 200 ° C oswa pi plis. Apre sa, lè a konprese antre nan chanm lan ki degaje konbisyon kote wo ansanm apwovizyone gaz likid - kewozin lwil oliv gaz photogen. Pandan ki degaje konbisyon a nan gaz la lè chofe a yon tanperati ki nan 1500-2000 ° C, li ogmante ak ogmante vitès li yo. Lè a deplase nan gwo vitès, ak pwodwi yo ki degaje konbisyon yo dirije nan turbine la. Apre tranzisyon an soti nan etap nan lam turbine etap ki degaje konbisyon bay enèji sinetik li yo. Pati nan enèji nan resevwa pa turbine a se wotasyon a COMPRESSOR; se yon pati ki rete a boule sou rotor la dèlko, avyon rotor oswa yon veso marin, yon wou machin.

A gaz turbine Èske yo kapab itilize, nan adisyon a nan wotasyon nan la wou a nan machin ak avyon elis oswa bato, kòm yon avyon motè. Air ak ki degaje konbisyon gaz yo dechaje nan gwo vitès soti nan turbine gaz la, se konsa ka vyolans la jè ki rive nan pwosesis sa a dwe itilize pou avanse pou pi avyon (avyon) ak dlo (bato) bato, tren transpò. Pou egzanp, motè turboprop gen avyon YON-24, YON-124 ( "Russland"), Ru-225 ( "rèv"). Se konsa, "rèv la" nan vitès la nan vòl nan 700-850 km / h se kapab nan pote 250 tòn kago sou yon distans nan prèske 15,000 kilomèt. Li se avyon an transpò pi gwo nan mond lan.

pwoblèm anviwònman nan machin tèmik

Great enpak sou klima a se kondisyon atmosferik, patikilyèman prezans nan dyoksid kabòn ak vapè dlo. Se konsa, chanjman ki fèt nan kontni gaz kabonik mennen nan yon ogmantasyon oswa diminisyon nan efè a lakòz efè tèmik, nan ki gaz kabonik absòbe kèk nan chalè a ki gaye nan espas ki la sou latè, reta nan atmosfè a ogmante e konsa tanperati a sifas ak atmosfè a pi ba yo. Fenomèn nan nan efè a lakòz efè tèmik jwe yon wòl enpòtan nan Kontwol Dega klima. Nan absans li yo, tanperati an mwayèn nan planèt la pa ta +15 ° C ak pi ba pa 30-40 ° C.

nan mond lan gen kounye a plis pase 300 milyon divès kalite machin yo, ki kreye plis pase mwatye nan tout polisyon nan lè a.

se plis pase 1 ane nan atmosfè a soti nan pouvwa a tèmik soti nan ki degaje konbisyon a nan gaz resevwa lajan 150 milyon tòn oksid souf, 50 milyon tòn nan oksid nitwojèn, 50 milyon tòn sann dife, 200 milyon tòn monoksid kabòn, 3 milyon tòn Feona.

Konpozisyon nan atmosfè a gen ladan ozòn, ki pwoteje tout lavi sou latè soti nan efè domaj nan reyon iltravyolèt. . Nan 1982, George Farman, Explorer Britanik la, yo te dekouvri plis pase Antatik twou ozòn - yon rediksyon tanporè nan ozòn nan atmosfè a. Nan pikwa nan twou a ozòn 7 oktòb 1987 te kantite lajan an nan ozòn nan li diminye nan 2 fwa. Nan ozòn twou, pwobableman leve kòm yon rezilta nan entropic faktè, tankou endistriyèl itilize nan klò-ki gen freon (freon), ki ti repo desann nan ozòn kouch. Sepandan, etid la 1990. pa konfime sa a vi. Gen plis chans, Aparisyon nan twou a ozòn se pa ki gen rapò ak aktivite imen, ak se yon pwosesis natirèl. An 1992 yo ak sou twou a ozòn Aktik te dekouvri.

Si ranmase tout kouch ozòn nan atmosferik nan sifas Latè a ak epesir li nan dansite la nan syèl nan presyon atmosferik ak yon tanperati ki nan 0 ° C, lè sa a epesè plak pwotèj ozòn se sèlman 2-3 mm! Sa a plak pwotèj li a tout antye.

Yon ti jan nan istwa ...

• Jiyè 1769. Nan Pari medon pak militè enjenyè NZ Kyunyo nan "dife kabwèt", ki te ekipe ak yon motè vapè de-silenn, te kondwi yon dizèn kèk nan mèt.
• 1885. Karl Benz, yon enjenyè Alman, bati premye kat-wou petwòl machin Motorwagen pouvwa a nan 0.66 kW, ki 29 janvye 1886 jwenn yon patant. vitès machin te 15-18 km / h.
• 1891. Gottlieb Daimler, se yon envanteur Alman, manifaktire Trolley kondwi pouvwa 2.9 kW (4 horsepowers) nan machin nan. Vitès la maksimòm de machin lan rive nan 10 km / h, kapasite a nan modèl yo diferan se soti nan 2 a 5 tòn.
• 1899. Bèlj K. Zhenattsi nan machin li, "Jamet Contant" ( "pa janm satisfè") la pou premye fwa janbe lòt vitès la liy 100-kilomèt.

Men kèk egzanp sou rezoud pwoblèm

Pwoblèm 1. Tanperati a nan aparèy chofaj motè a chalè ideyal ki egal a 2000 K, ak tanperati frijidè - 100 ° C. Pou detèmine efikasite nan.

solisyon:
Fòmil la ki detèmine efikasite nan yon motè chalè (maksimòm):

n = T ₁ T ₂ / T _1.
N = (2000K - 373K) / 2000 K = 0.81.

A: motè efikasite - 81%.

Pwoblèm 2. motè chalè 200 kj yo nan chalè te jwenn nan ki degaje konbisyon nan gaz, ak transfere nan pi fre 120 kj chalè. Ki sa ki se efikasite nan motè a?

solisyon:
Fòmil la pou detèmine efikasite nan se nan fòm nan:

n = Q1 - Q2 / Q1.
n = (2 × 10 ⁵ J - 1.2 x 10 ⁵ J) / 2 x 10 ⁵ J = 0.4.

A: efikasite nan tèmik nan motè a - 40%.

Pwoblèm 3. Ki sa ki se efikasite nan motè a chalè, lè likid la ap travay nan aparèy chofaj la apre li fin resevwa kantite lajan an nan chalè nan 1.6 MJ fèt operasyon 400 kj? Ki sa ki se kantite lajan an nan chalè te transfere nan frijidè a?

solisyon:
ka Efikasite dwe detèmine pa fòmil la

n = A / K _1.

n = 0,4 · 10 ⁶ J / 1.6 · 10 ⁶ J = 0.25.

ka Kantite lajan an nan chalè transfere nan frijidè a dwe detèmine pa fòmil la

K ₁ - A = Q _2.
K ₂ = 1.6 · 10 ⁶ J - 0.4 · 10 ⁶ J = 1.2 · 10 ⁶ J.
A: Motè a chalè gen yon efikasite nan 25%; kantite nan chalè transfere nan frijidè a - 1.2 · 10 ⁶ J.