Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни


НазваТеплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни
Дата конвертації02.04.2013
Розмір445 b.
ТипПрезентации


Теплові двигуни. ККД нагрівника.


Теплові двигуни

  • Запаси внутрішньої енергії в земній корі й океанах можна вважати практично необмеженими. Але володіти запасами енергії ще недостатньо, необхідно вміти за рахунок енергії приводити в рух верстати, засоби транспорту, машини, обертати ротори генераторів електричного струму тощо. Людству потрібні двигуни, тобто пристрої, здатні виконувати роботу. Більша частина двигунів на землі - теплові двигуни, тобто пристрої, які перетворюють внутрішню енергію палива в механічну енергію



Теплові двигуни

  • У роботі двигунів можна виділити такі загальні ознаки:

  • 1) у будь-якому тепловому двигуні відбувається перетворення енергії палива в механічну енергію;

  • 2) для роботи теплового двигуна потрібні нагрівник, холодильник і робоче тіло. У процесі роботи теплового двигуна робоче тіло забирає від нагрівника певну кількість теплоти Q1 і перетворює частину цієї теплоти в механічну енергію, а неперетворену частину теплоти Q2 передає холодильнику. За законом перетворення і збереження енергії Q1 = Q2 +  A;

  • 3) робота будь-якого теплового двигуна полягає у повторюванні циклів зміни стану робочого тіла.



Теплові двигуни

  • Розглянемо чотирикратний цикл роботи ідеального двигуна, який вперше відкрив С. Карно. Газ, поміщений в теплопровідний циліндр з рухомим поршнем, приведемо в контакт з нагрівником (рис.3.2.6), що має температуру T1. При цьому газ, нагріваючись до T1, буде ізотермічно розширюватись, переходячи із стану 1 в стан 2 (рис.3.2.7). У результаті газ отримає від нагрівника теплоту Q1 і виконає проти зовнішніх сил роботуA1,2 = Q2. Після досягнення газом стану 2 перервемо контакт робочого тіла (газу) з нагрівником і помістимо циліндр в теплоізольовану адіабатну оболонку.



Теплові двигуни



Теплові двигуни

  • Залишимо газу можливість додатково адіабатно розширитись до стану 3. При цьому:

  • - газ виконає проти зовнішніх сил роботу A2,3 за рахунок своєї внутрішньої енергії U;

  • - температура газу знизиться від T1 до T2, оскільки його внутрішня енергія U зменшиться.



Теплові двигуни

  • Після досягнення газом стану 3 приведемо його в контакт з холодильником, температура якого T2. Газ ізотермічно стиснеться зовнішньою силою. Знову помістимо циліндр в теплоізольовану оболонку і газ, внаслідок адіабатного стиснення, набуде вихідного стану. Зобразимо ці процеси в координатах pV. Цей цикл Карно буде складатися з двох ізотерм (1   2, 3   4) і двох адіабат (2   3, 4   1) (рис.3.2.7).

  • Робота, яку виконує газ, пропорційна площі фігури, обмеженої ізотермами і адіабатами. Такий цикл роботи теплового двигуна найвигідніший; його називають циклом Карно.



Теплові двигуни



Теплові двигуни

  • Неможливість повного перетворення внутрішньої енергії газу в роботу зумовлено необоротністю теплових процесів у природі. Корисна робота, яку виконує двигун,

  • A' = |Q1| - |Q 2|,

  • де Q1 - кількість теплоти, яку отримало робоче тіло від нагрівника; Q2- кількість теплоти, віддана холодильнику.

  • Коефіцієнт корисної дії для будь-якої теплової машини дорівнює відношенню корисно використаної енергії до затраченої енергії:

  • Із формули (3.2.6) видно, що за будь-якої конструкції машини ККД залежить від температур нагрівника T1 і холодильника T2:

  • hmax - максимальне значення ККД теплової машини. 



Теплові двигуни

  • Згідно формули (3.2.7) здійснюють удосконалення довільних теплових машин. Збільшити ККД можна:

  • - збільшуючи T нагрівника;

  • - зменшуючи T холодильника.

  • Згідно з формулою (3.2.7) ККД теплової машини міг би дорівнювати одиниці, якщо була б можливість використати холодильник з температуроюT2 = 0 К. Але згідно з третім законом термодинаміки абсолютний нуль температури - недосяжний. Холодильниками для реальних теплових двигунів, переважно, є атмосферне повітря або вода при температурі T   300 К.



Теплові двигуни

  • Тому основний спосіб підвищення ККД теплових двигунів - це підвищення температури нагрівника. Але її не можна підняти вище температури плавлення тих матеріалів, з яких виготовляється тепловий двигун. Наприклад, температура нагрівника сучасної парової турбіни наближається до 850 К і максимально можливе значення ККД, обчислене за формулою (3.2.7), становить близько 65 %.

  • Досягненню високих температур нагрівника заважає неповне згоряння палива, зокрема, у двигунах внутрішнього згоряння. Це призводить і до екологічних проблем.



Теплові двигуни

  • Широке застосування теплових двигунів для добування зручної у використанні енергії найбільше впливає на навколишнє середовище порівняно з усіма іншими видами виробничих процесів.

  • За законами термодинаміки електричну й механічну енергію неможливо виробляти без відведення в навколишнє середовище значних кількостей теплоти. Це може призвести до підвищення середньої температури на Землі і створити загрозу підвищення рівня Світового океану.

  • Підвищення температури на Землі може спричинити і подальше суттєве збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері, зумовлене спалюванням палива в теплових машинах. За останні двадцять років кількість вуглекислого газу в атмосфері Землі збільшилась майже на 20 %.



Теплові двигуни



Теплові двигуни

  • З метою зменшення таких викидів дедалі більше випускається автомобілів, у яких замість бензинових використовують дизельні двигуни, у паливо яких не додають сполук свинцю. Однак найбільш перспективними вважаються електромобілі і автомобілі, які працюють на водні. Продуктом згоряння у водневому двигуні є звичайна вода.

  • Застосування теплових двигунів призводить до значного споживання кисню, який виробляється зеленими рослинами (10 - 25 %), через що його кількість в повітрі постійно зменшується.



Теплові двигуни

  • Застосування парових турбін на електростанціях потребує відведення великих площ під ставки, в яких охолоджується відпрацьована пара. Зі збільшенням потужностей електростанцій різко зростає потреба у воді.

  • Для економії площ і водних ресурсів споруджуються комплекси електростанцій, насамперед атомних, із замкненим циклом водопостачання.

  • Одним із заходів захисту довкілля є встановлення різного роду фільтрів як на теплових станціях, так і на автомобільних двигунах. Розробляються зразки газотурбінних, роторних і навіть парових двигунів.



Теплові двигуни

  • Запитання для самоперевірки

  • 1. Який процес називають циклічним? Оборотним?

  • 2. Що називають тепловим двигуном?

  • 3. Що називають нагрівником, холодильником? Яка їх роль у роботі теплового двигуна?

  • 4. Що називають робочим тілом? Які речовини використовують як робоче тіло двигуна?

  • 5. За якою формулою визначають роботу, виконану двигуном?

  • 6. Що називають ККД теплового двигуна?

  • 7. Запишіть і поясніть формулу ККД теплового двигуна.

  • 8. За якою формулою визначають ККД ідеальної теплової машини (ККД машини Карно)?

  • 9. Який ККД паросилових установок і двигунів внутрішнього згоряння?

  • 10. У чому полягає фізичний зміст другого закону термодинаміки? Як формулюють цей закон?



Схожі:

Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconУроку: Теплові двигуни. Екологічні проблеми пов’язані з використанням теплових двигунів. Теплові двигуни це пристрої, які перетворюють внутрішню енергію палива в механічну енергію
Тема уроку: Теплові двигуни. Екологічні проблеми пов’язані з використанням теплових двигунів
Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconТеплові двигуни – це пристрої, які складаються з трьох основних складових Теплові двигуни – це пристрої, які складаються з трьох основних складових
В 1897р збудував перший дизельний двигун-поршневий двигун внутрішнього згоряння, з запаленням від стиску. Працює на дизельному паливі,...
Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconТеплові двигуни – це пристрої, які складаються з трьох основних складових Теплові двигуни – це пристрої, які складаються з трьох основних складових
В 1897р збудував перший дизельний двигун-поршневий двигун внутрішнього згоряння, з запаленням від стиску. Працює на дизельному паливі,...
Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconПрезентація на тему «Теплові двигуни та вплив їх використання на екологію світу» Теплові машини
Презентація на тему «Теплові двигуни та вплив їх використання на екологію світу»
Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconТеплові двигуни Призначення
Виділяють поршневі, турбінні двигуни. У поршневому дигуні відбувається розширення газу, що тисне на, змушуючи його переміщатися....
Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconЗакон термодинаміки
Тема уроку: Теплові двигуни. Екологічні проблеми пов’язані з використанням теплових двигунів
Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconТеплові двигуни – це пристрої, які перетворюють внутрішню енергію палива в механічну енергію
Теплові двигуни це пристрої, які перетворюють внутрішню енергію палива в механічну енергію
Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconТеплові двигуни та вплив їх використання на екологію світу
Тоді ми не зможемо обернутися і сказати "Який жах! Що ми наробили?!", бо хто нас тоді почує?
Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconТеплові двигуни та користь для розвитку людства Застосування та значення теплових двигунів
Велику роль в історії зіграла парова машина, яка дала поштовх до удосконалення та розвитку парового двигуна
Теплові двигуни. Ккд нагрівника. Теплові двигуни iconДвигуни внутрішнього згоряння можуть бути мініатюрними … Двигуни внутрішнього згоряння можуть бути мініатюрними …
Окрім якісного навчального процесу студенти кафедри двз активно проводять дозвілля: приймають участь у професійних та спортивних...

Додайте кнопку на своєму сайті:
dok.znaimo.com.ua


База даних захищена авторським правом ©dok.znaimo.com.ua 2013
звернутися до адміністрації
dok.znaimo.com.ua
Головна сторінка