Hita vél: a hringrás, vinna skilvirkni. Umhverfisvandamál af hitauppstreymi vélum. Hvað er það - tilvalið hita vél?

Þörfin fyrir notkun á vélrænni orku í framleiðslu hefur leitt til þess að tilkoma varma vélum.

Einingin hreyfla hita

Hiti vél (hita vél), - tæki til að umbreyta innri orku í vélræna orku.

Allir hita vél er hitari, vinnslustrauminn (gas eða gufu), sem framkvæmir verkið með hita (sem leiðir í snúningi hverflum bol, færist stimpillinn, og svo framvegis) og ísskáp. Myndin hér að neðan er skýringarmynd af hita vél.

Grunnatriði skref vél hita

Hver hita vél starfsemi vegna vél. Að vinna verk sem hann þarf til að á hvorri hlið af the vél stimpla eða hverflum blað var þrýstingur munur. Þessi munur er náð í öllum hitanum hreyfla sem hér segir: vökva hitastig vinna eykst á hundruði eða þúsundir gráður miðað við umhverfishita. Í gashverflum og brunahreyflum (ICE) er aukning á hitastigi vegna þess að eldsneyti er brennt í vél. Ísskápur er hægt að starfa andrúmsloftið eða sérstakan tilgang tæki til að kæla og þétta notaða gufu.

Carnot hringrás

Cycle (hringlaga ferli) - að setja af breytingum gas ástand, sem leiðir í það er aftur til byrjunar stöðu (hægt er að framkvæma verkið). Árið 1824, franskur eðlisfræðingur Sadi Karno sýnt fram á að það er hagkvæmt að vél hita hringrás (Carnot hringrás), sem samanstendur af tveimur ferlum - jafnhita og óvermin. Myndin hér að neðan sýnir línurit yfir Carnot hringrás: 1-2 og 3-4 - jafn hiti, 2-3 og 4-1 - óvermin.

Í samræmi við lög um vernd starfi orku á vél hita sem sinnir vél er:

A = Q ₁ - Q _2,

₁ þar sem Q - magn hita sem berst frá hitara og ₂ Q - magn hita sem er sendar í kæli.
Nýtni er hlutfallið varmavélarinnar aðgerðin a sem keyrir á vélinni til þess magns hita sem er fengin úr hitari:

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

Í "Hugsanir um hreyfiafl eldi og á vélum sem eru fær um að þróa þetta afl" (1824) lýsti Carnot hita vél undir nafninu "hugsjón hita vél með kjörgas, sem er að vinna líkama." Vegna laga varmafræðinnar hægt að reikna skilvirkni (hámark mögulegt) með hita vél hitara sem hefur hitastig T _{1 og} ísskáp sem er með hita T _2. Carnot hita vél skilvirkni er:

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

Sadi Karno sannað að viðkomandi varma alvöru vél, sem starfar með hitara með hitastig T ₁ og eimsvala við hitastig T ₂ er ekki fær um að hafa hagkvæmni sem myndi fara yfir skilvirkni varmavélarinnar (hugsjón).

Innri brennslu vél (ICE)

Four-heilablóðfall brunahreyfill samanstendur af einu eða fleiri tjakkar, nota bullu-, sveif vélbúnaður, inntaka og útblástur lokar, neisti.

Rekstrartekjur hringrás samanstendur af fjórum höggum:

1) Brjóstmylkingurinn - eldfimt blandan fer í gegnum lokann komið fyrir í hólknum;
2) Þjöppun - báðir skrúfað fyrir loka;
3) heilablóðfall - sprengiefni brennslu brennanlega blöndunnar;
4) Exhaust - losa útblástur lofttegunda út í andrúmsloftið.

gufu hverflum

Gufuhverflinum Energy viðskipta á sér stað vegna mismunar þrýstingsmælinga vatn í vatnsgufu við inntak og úttak.
Kraftur nútíma gufu hverfla ná 1.300 MW.

Sumir tæknilegar breytur gufuhverflinum 1200 MW

• Gufuþrýstingur (ferskt) - 23,5 MPa.
• Steam hitastig - 540 ° C.
• Steam flæði túrbínu - 3600 m / klst.
• Rotor hraða - 3000 snún / mín.
• The gufuþrýsting í þéttinum - 3,6 kPa.
• hverflum Length - 47.9 m.
• Mass túrbínu - 1900 m.

Thermal vél samanstendur af loftþjöppu, combustor og gas hverflum. Operation: adiabatically loft er sogað í inn í þjöppu, þannig að er hitastigið hækkað í 200 ° C eða hærra. Next, hið þjappaða loft fer inn í brunahólfið þar sem hár þrýstingur á sama tíma í té fljótandi eldsneyti - steinolíu photogen eldsneyti olíu. Á meðan sem myndast við brennslu loft eldsneyti hitað að hitastigi sem er 1500-2000 ° C, stækkar það og eykur hraða þess. Loftið færist á miklum hraða, og myndast við bruna eru beint inn í túrbínu. Eftir umskipti frá stigi til stigs brennslu hverflum blað gefið hreyfiorku hennar. Hluti af orkunni berast hverflinum er þjöppu snúningur; eftir hluta er neytt á rafall númer, númer loftfars eða sjávar skipi, sem ökutæki hjól.

The gas hverflum er hægt að nota, auk hverfi flugvél og hjólin ökutækja eða skrúfur skipsins, sem þotuhreyfill. Loft og brennslu lofttegundir eru kasta á miklum hraða frá gas hverflum, svo þota brá sem myndast í þessu ferli er hægt að nota til að flytja flugvél (flugvél) og vatn (skip) skip, járnbraut flutninga. Til dæmis hafa skrúfuhverfihreyfli vélar flugvélar AN-24, AN-124 ( "Ruslan"), Ru-225 ( "Dream"). Svona, the "Dream" á flugi hraða 700-850 km / klst er fær um að flytja 250 tonn af farmi yfir fjarlægð tæplega 15.000 km. Það er stærsta flutninga flugvélar í heiminum.

Umhverfisvandamál af hitauppstreymi vélum

Mikil áhrif á loftslag er ástandi andrúmslofts, einkum að viðstöddum koltvísýringi og vatnsgufu. Á þann hátt, í koltvísýringsinnihald leiðir til hækkunar eða lækkun á gróðurhúsaáhrif, þar sem koltvísýringur gleypir sum af hita sem geislar í jörðina rúm, tafir í andrúmsloftinu eykst og þar með á yfirborði hita og neðri lögum lofthjúpsins. Fyrirbæri gróðurhúsaáhrifa gegnir mikilvægu hlutverki í loftslagsmálum draga úr. Í fjarveru hans, að meðaltali hitastig á jörðinni myndi ekki +15 ° C og lægra um 30-40 ° C.

í heiminum eru nú fleiri en 300 milljón ýmsar tegundir ökutækja, sem búa meira en helmingur allra loftmengun.

Meira en 1 ár út í andrúmsloftið frá varma orku frá brennslu eldsneytis er úthlutað 150 milljónir tonna af brennisteins oxíð, 50 milljón tonn af nituroxÃÃ °, 50 milljón tonn af ösku, 200 milljón tonn af kolmónoxíði, var 3 milljónir tonna Feona.

Samsetning í andrúmsloftið nær óson, sem ver allt líf á jörðinni frá skaðlegum áhrifum útfjólubláum geislum. . Árið 1982, John Farman, breska landkönnuður, var uppgötvað á Antarctica óson gat - að tímabundin lækkun á óson efni í andrúmsloftinu. Á hámarki óson gat 7. október 1987 að upphæð ósons í það hefur lækkað í 2 sinnum. Óson gat líklega leitt af mannavöldum þáttum, þar á meðal notkun í iðnaði á innihalda klór freoni (CFC), sem eyðileggja ósonlagið. Hins vegar 1.990 rannsókn. ekki staðfest þessa skoðun. Líklegast tilkomu óson gat er ekki tengt mannavöldum, og er eðlilegt ferli. Árið 1992 var óson gat fannst á norðurslóðum.

Ef að safna saman öllum andrúmsloftsins við ósonlaginu í yfirborði Jarðar og þykkna það til eðlismassa lofts við þrýsting andrúmsloftsins og við hitastigið 0 ° C, þá er ósonlag þykkt aðeins 2-3 mm! Það er allt skjöld.

A hluti af sögu ...

• Júlí 1769. Í París Meudon garðinum herinn verkfræðingur NZ Kyunyo að "eldur vagn", sem var útbúinn með tveggja strokka gufuvél, rak nokkrum tugum metra.
• 1885. Karl Benz, þýskur verkfræðingur, byggði fyrsta fjórum hjólum bensín bíll Motorwagen kraft 0,66 kW, sem 29. janúar 1886 fengin einkaleyfi. Vél hraði var 15-18 km / klst.
• 1891. Gottlieb Daimler, þýskur uppfinningamaður, framleitt vagn aka máttur 2.9 kW (4 horsepowers) af bílnum. Hámarkshraði ökutækisins nær 10 km / klst, getu á mismunandi gerðum er frá 2 til 5 tonn.
• 1899. Belgian K. Zhenattsi í bílnum sínum, "Jamet Contant" ( "aldrei ánægðir") í fyrsta skipti yfir 100 kílómetra lína hraða.

Dæmi um að leysa vandamál

Dæmi 1. með hitastigi á hitari hugsjón varmavélarinnar er jafn 2000 K, og ísskápur hitastig - 100 ° C. Ákveða skilvirkni.

lausn:
Formúlan sem ákvarðar skilvirkni í varmavélarinnar (hámark):

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

A: vél skilvirkni - 81%.

Vandamál 2. Varmavélarinnar 200 kJ af hita fékkst með þvi að brenna eldsneyti, og flutt til kælir 120 kJ hita. Hvað er skilvirkni í vél?

lausn:
The formúlu til að ákvarða skilvirkni er á forminu:

N = Q1 - Q2 / Q1.
N = (2 x 10 ⁵ J - 1,2 x 10 ⁵ J) / 2 x 10 ⁵ J = 0.4.

A: The varma skilvirkni vélarinnar - 40%.

Dæmi 3. Hver er skilvirkni varmavélarinnar, þegar vinna vökva úr hitari fengnu magn af hita um 1,6 MJ flutt aðgerð 400 kJ? Hvað er magn hita var flutt á kæli?

lausn:
Nýtni er hægt að ákvarða með formúlunni

N = A / Q _1.

n = 0,4 · 10 ⁶ J / 1,6 · 10 ⁶ J = 0.25.

Send ísskápur hiti magn er hægt að ákvarða með formúlunni

Q ₁ - A = Q _2.
Q ₂ = 1,6 · 10 ⁶ J - 0,4 · 10 ⁶ J = 1,2 · 10 ⁶ J.
A: The hita vél hefur skilvirkni 25%; magn af hita fluttar í kæli - 1,2 · 10 ⁶ J.